CN1229847C - 平面阴极射线管的防爆结构 - Google Patents

Abstract

一种平面阴极射线管内的防爆结构，当阴极射线管被抽空时它的面板会受到大气压作用，具有这样面板的平面阴极射线管防爆结构包含捆扎在靠近面板的锥体外圆周表面上的防爆装置，从而增强平面阴极射线管的防爆强度。

Description

平面阴极射线管的防爆结构

技术领域

本项发明涉及平面阴极射线管，更确切的说是涉及平面阴极射线管内防止平面阴极射线管发生爆炸的防爆结构。

背景技术

现有技术的阴极射线管的具有平面面板1，从对面板密封表面平滑弯曲到内部密封电子枪的颈部3a的锥体3，用烧结玻璃焊接到面板1上以及密封在颈部的电子枪4，用于向面板发射红，绿，蓝电子束。更详细的，一片防爆玻璃2紧贴在面板正面，用于增强面板1的防爆特性，荧光层5在面板的内表面，用于当电子束撞击荧光层5时发光。在面板内表面上有一个矩形导轨6，荫罩7装在导轨6上，荫罩在面板1的有效面内有许多小孔，用于从众多电子束中选出一种颜色。在导轨的后面安装有一个内屏蔽8，用于防止电子枪发射并向面板行进的电子束受地磁作用，锥体颈部外圆周表面装有偏转系统9，用于使电子束在水平或垂直方向发生偏转。在面板1周围捆扎有带子11是为了把多个突出部分10固定在面板1的外圆周上，其用途是把平面阴极射线管固定在监视器或是电视接收机的框上。

因此，当密封在颈部3a处的电子枪4通电时，电子枪开始发射热电子，当热电子连续通过多个电极时被加速并聚焦，在偏转系统9的偏转作用下发生垂直或水平方向偏转到达屏幕的一边。当电子束在通过荫罩7的小孔时，电子枪4发射的并射到屏幕上的电子束，包括了颜色的选择，然后打到荧光层5的发光材料上。最终，当荧光材料中的电子一旦被激发和泄降达到基态时，由于能量差使荧光材料发光而重现图像。为了增强电子的发射，制造阴极射线管时要经过一个抽取空气的过程，以保证阴极射线管内部保持在10^-6～10^-7托范围的真空下。

现有技术的平面阴极射线管的抽空过程介绍如下。

一旦具有装到平面面板1上的锥体3的阴极射线管经过抽空过程达到10^-7～10^-8托真空范围内，在阴极射线管的内部和外部之间至少会有10^-6托的压力差，这是因为阴极射线管的外部是处于760托的大气压下的。也就是说，阴极射线管完全是处在1个大气压下，即1.01325×10⁵N/m²压力下。因此，面板和锥体会由于压力而变形，直至内外压力达到平衡点，尤其是面板1按图2的“c”方向向阴极射线管内部塌陷。而且，由于将经过抽空的阴极射线管安装在监视器或电视接收机的框上的设备，如果突出部分10和带子11的带子组装在一张力下绕面板1捆扎，则面板的向内塌陷将更为严重。也就是说，如图2所示，在现有技术的阴极射线管的防爆结构中，在面板1周围用张力捆扎带子11会使从抽空过程就产生的沿球体(面板加锥体)的管子轴线方向的向内塌陷变形使得这种变形更为严重。抽空及面板1周围带子的捆扎力会造成一个大气压差，大气压差所产生的恒定应力会导致阴极射线管的密封表面附近发生破裂，因为面板1和锥体3的密封表面附近应力更大。因此，面板就易发生内爆，只要有很小的外部冲击就会造成阴极射线管的内爆，而且由于面板正面不平，图像的质量也容易变得很差。

为了防止面板发生这样的内爆，例如，现有技术的平面阴极射线管中的面板中部的厚度设成比阴极射线管常规曲率半径大一些。不过，加厚的面板会带来以下问题。

在制作阴极射线管的阴极射线管抽空过程中，要将球体加热到大约340～360℃以抽出吸附在球体内表面的空气。熔炉中的加热器通过对流加热球体的外表面产生出热量，球体外表面的热量通过传导传给球体的内表面。玻璃的热传导率大约是0.92×10^-3(W/mm°K)，导轨是金属的，其热传导率大约是在22.8×10^-3(W/mm°K)范围内，即玻璃的热传导率比金属低。热传导和面板的厚度是成反比的，球体有可能因球体内外表面的温差造成的热应力而导致破裂，而且平面面板1越厚，温差越大。另一方面，在抽空前用烧结玻璃密封面板1和锥体3的密封过程中，当烧结玻璃结晶以密封面板1和锥体3时，要将球体加热到大约440℃，这是由烧结玻璃的结晶特性决定的。因此，若面板1过厚，球体就可能因其内外表面温差而破裂。为了把破损量减至最低，加热过程需要延长，缓慢加热球体以缩小球体内外表面的温差，这样做会降低产量，延长生产周期，需要更多的能量。在面板1的厚度等于或超过18.0mm的情况下，应用光传导率为75％、厚度为10.16mm的彩色玻璃显示低于40％的光传导率，应用光传导率为46％、厚度为10.16mm的黑玻璃显示低于28％的光传导率，这不能实际应用。这样就会给球体的设计带来局限，只有厚度为10.16mm时光传导率为86％的透明玻璃和厚度为10.16mm时光传导率为82％的半透明玻璃才可以采用。如果真空造成的恒定应力过大，外部的任何冲击都会使球体破裂，所以可允许的真空压力是限制在85～120kgf/cm²。

此外是现有技术防爆结构的另一个例子，由于平面阴极射线管的防爆强度低，用树脂将防爆玻璃附着在面板的正面以吸收阴极射线管的外部冲击。可是贴防爆玻璃的迭片过程需要在一个隔离的干净的房间里进行，房间的清洁度足以防止异物或气孔的产生，制作过程将变得复杂，从而增加了生产成本。而且，迭片过程产生的气孔增加了阴极射线管的次品率，降低了生产效率。

发明内容

因此，本发明提出一种平面阴极射线管的防爆结构，充分解决了由于现有技术不足和缺陷所带来的一个或多个问题。

本发明的目的是提供了一种平面阴极射线管中的防爆结构，这种结构可以缓和面板上的应力，增强阴极射线管防爆强度并预防其发生内爆。

本发明的其它特点和优点会在以下的描述中阐述，一些优点可以直接从描述中看出，或者可以通过本发明的实际应用来体现。本发明的目的和其他优点还可以通过说明书中具体指出的结构以及权利要求书和附图来实现。

为了实现这些优点，根据本发明的目的，正如概括和概要描述的，平面阴极射线管具有锥体和当阴极射线管被抽空时受到大气压作用的面板，所述锥体具有在面板附近的平坦部分和从该平坦部分延伸的弯曲部分，平面阴极射线管防爆结构包含：捆扎在靠近面板的锥体外圆周表面上的防爆装置。

可以理解，以上概述和以下的详细描述是示例性的，说明性的，下面根据权利要求进行进一步的解释。

附图说明

构成说明书的一部分的附图可以帮助理解本发明，体现了本发明的一些具体部分，图和说明书一起揭示了本发明的原理，附图中：

图1显示一现有技术平面阴极射线管的纵截面；

图2显示现有技术平面阴极射线管在抽空时面板的变形示意图；

图3显示根据本发明第一最佳实施例的平面阴极射线管局部切除后的侧视图；

图4显示抽空时本发明第一最佳实施例的平面阴极射线管中面板变形示意图；

图5显示本发明第二最佳实施例的平面阴极射线管局部切除后的侧视图；

图6显示本发明第三最佳实施例的平面阴极射线管的局部侧剖面图；

具体实施方式

下面参考附图详细描述本发明的最佳实施例。图3所示为本发明第一最佳实施例的平面阴极射线管的局部切除后的侧视图。

参照图3，本发明的第一最佳实施例的平面阴极射线管内的防爆结构包括捆扎在与面板垂直的锥体的平坦部分周围的带子110，用于固定突出部分100，从而将阴极射线管固定在监视器或电视接收机的框上。在这个例子中，带子110的捆扎张力需要在600kgf～3000kgf范围内。如果张力低于600kgf，真空造成的变形会由于带子的张力而使向原始状态恢复的恢复量小于10％，这样对阴极射线管变形的改善没有实质作用。与此相反，当张力大于3000kgf时给阴极射线管变形的改善几乎和张力低于3000kgf给阴极射线管变形带来的改善相同，所以，张力高于3000kgf也不会带来更好的实质性的改善。也就是说，如果带子110的张力低于600kgf，由于改善低于10％，改善的效果不明显，当张力大于3000kgf时，和低于3000kgf时相比也没有带来更多改善。带子110固定在锥体30的外圆周表面的平坦部分120上，平坦部分和面板10垂直并且宽度比带子110要宽，这样可以防止带子110从正确的位置滑落，从而确保稳固的捆扎。

捆扎带子110的锥体30的平坦部分120的宽度最好大于16mm，此选择有以下原因：

和现有技术的例子相似，如果面板10和锥体30密封在一起，在经历抽空过程时会产生收缩，面板10的中央部分会向阴极射线管内部塌陷。如图4所示，当带子110以合适的张力绑扎在面板10附近、锥体30的外圆周表面的平坦部分12上，带子捆扎的张力方向是“a”所示方向。这样，面板的一边缘以“b”所指方向位移，面板的中间部分以“c”所指的方向位移。那些位移补偿了抽空造成的面板10的位移，使其接近原始状态。带子110的宽度和捆扎张力的关系以等式(1)来表示：

W＝T/(t×σ)...............................................................(1)

其中，‘W’代表带子的宽度，‘t’代表带子的厚度，‘T’代表捆扎张力，‘σ’是带子的屈服强度。一般来说，在阴极射线管中作带子的材料的屈服强度大约是32kgf/cm²，‘t’的范围在1.2mm左右。因此，由式(1)知，由于带子的捆扎张力要求大于600kgf，带子110的宽度至少要16mm。据此，为了保证锥体3外圆周表面的带子110的可靠固定，和面板10垂直形成的锥体外圆周表面的平坦部分120的宽度至少要16mm。

图5所示是本发明第二最佳实施例的平面阴极射线管局部切除后的侧视图。第一实施例中的带子110在第二实施例中被导线13所取代。由于在捆扎导线130时，导线130的捆扎张力也需要在600kgf～3000kgf范围内，导线130的条件可以从等式(1)中导出：

W＝T/(t×σ)........................................................(1)

其中，‘T’代表捆扎张力，‘σ’代表导线13的屈服强度，带子的截面积W×t可以用π×R²代替，导线半径‘R’用下面的等式(2)来表示：

$R=\sqrt{T/(\mathrm{\π}\×\mathrm{\σ})}---\left(2\right)$

其中，T代表捆扎张力，σ代表导线13的屈服强度，R是导线130的半径。例如，如果导线130选用屈服强度是41.8kgf/mm²的铬钢，当捆扎张力大于600kgf时，由等式(2)，导线130的半径就需要有2.5mm或者更高。

下面将讨论根据本发明的第二最佳实施例的具有前述防爆结构的阴极射线管的变形特征。

把锥体焊接在面板上、电子枪密封在锥体里之后，如图2所示，在抽空过程中，阴极射线管的面板的中间部分向阴极射线管内部塌陷，面板边缘向外扩张。在这种情况下，当导线130和带子有相同的截面积时，导线130的接触面比带子小，所以它要求的平坦部分的宽度也比带子窄。如图4所示，当带子或导线130用张力在前述的平面阴极射线管的锥体及面板焊接区域附近捆扎在锥体外周表面120周围时，用的捆扎力的方向为“a”，使得面板边缘的位移是“b”方向，面板中央部分的位移是“c”方向，抵消了由于抽空造成的变形，使得阴极射线管几乎恢复到抽空前的状态。由于变形的抵消减少了平面阴极射线管内的恒定应力，这样做的平面阴极射线管具有抗爆强度，能保证很好地抵御外部冲击。

图6为示意图，是本发明的第三最佳实施例的平面阴极射线管的部分侧剖面图，其中在面板10和锥体30焊接区域附近，锥体的前部的外圆周表面使用了一种固化粘合剂140。固化粘合剂140是一种由氧气、加热或水固化的材料，具有一定的拉伸力，如陶瓷粘合剂。在抽空时，变形和由此产生的拉伸应力大部分出现在锥体和面板的焊接处，即由大气压作用在锥体上的力②导致了在焊接区域沿锥体和面板的短轴方向的真空压力最大，这又造成了阴极射线管的变形，如图6中虚线所示。但是，涂覆在锥体外圆周表面的固化粘合剂14产生的力①和大气压产生的使阴极射线管向内塌陷的力②方向相反，从而抵制来自大气压的力②而达到平衡，使得平面阴极射线管恢复到抽空前的状态，如图6中实线所示。下面详细讨论。

从固化粘合剂14到阴极射线管面板的力由下式定义，和等式(1)相似

W＝T_a/(t×σ)....................................(1)

其中，Ta表示作用于阴极射线管的大气压产生的力，由于要求的捆扎张力至少应等于Ta，固化粘合剂要求有屈服强度‘σ’，厚度‘t’和宽度‘W’。从固化粘合剂140到锥体外圆周表面的捆扎力可用式(3)表示，

T＝p×R×W........................................(3)

其中，‘T’代表从固化粘合剂140到锥体的捆扎力，‘p’代表固化粘合剂的单位面积压力，‘R’代表锥体外圆周，‘W’代表固化粘合剂的宽度。由于从固化粘合剂140到锥体3外圆周表面的力需要等于或大于从大气压到面板的力，为了避免面板变形，等式(1)和(2)的关系可由以下不等式来表示

T≥Ta和p×R≥σ×t..........................(4)

也就是说，由于从大气压到阴极射线管的力Ta是常量，在固化粘合剂的屈服强度固定后，厚度‘t’和宽度‘W’由式(1)和(4)确定，即t≥Ta/(σ×W)和W≥Ta/(p×R)。并且，为了可以使固化粘合剂有效地压缩于平面阴极射线管，要求已经固化的固化粘合剂和锥体间的热膨胀/收缩系数的差大约是5×10^-7/℃，这样做是为了当平面阴极射线管工作中电子束产生热量时，固化粘合剂和锥体140以相似的比率膨胀和收缩，以保持恒定的收缩率。如果固化粘合剂140的热膨胀系数小，在平面阴极射线管工作时，固化粘合剂140膨胀的比锥体小，使得面板过度收缩，会使面板向前突出。如果固化粘合剂140的热膨胀系数大，固化粘合剂140膨胀得比锥体大，会使锥体不能有效收缩，面板会向内塌陷。

作为一个使用固化粘合剂的例子，计算出涂覆在17”阴极射线管上的陶瓷粘合剂的宽度和厚度。在这个例子中，大气压是0.01034kg/mm²，而17”平面阴极射线管的面板面积是97900mm²，从大气压到面板正面的力T是1012kgf。陶瓷粘合剂的屈服强度是25kg/mm²，锥体外圆周长度大约是1260mm，固化粘合剂140的厚度‘t’设为0.5nm，这是由式(1)t≥Ta/(σ×W)得出的。然后，由等式(4)，陶瓷粘合剂作用在锥体单位面积上的压力是0.0099kg/mm²。由于陶瓷粘合剂的宽度‘W’是W≥Ta/(P×R)，宽度‘W’应大于81mm。

因此，由于平面阴极射线管的抽空过程中发生的位移可以被锥体周围的带子、导线或固化粘合剂的捆扎力恢复，那么随着面板防爆能力的增强面板的厚度就可以减小，这又有助于降低在烧结密封中面板100内外圆周表面的温差，简化锥体30和面板10的焊接时抽空过程。也就是说，反射率为0.045，光吸收率为0.04626的彩色玻璃或者与彩色玻璃相同的反射率为0.045，光吸收率为0.00578的透明玻璃都可以使用。如果面板由彩色玻璃制成，面板厚度为18.0mm，光传递率为40％或更少。最终因本发明可以使面板厚度减少，那么设计平面阴极射线管时限制减少了，不仅可以使用透明玻璃，也可以使用彩色玻璃。另外，面板具有足够的防爆强度，不需要防爆玻璃。在这种情况下，很显然对本领域技术人员来说就会有多种应用，比如固定突出部分的带子不一定是必需的，而是把固定突出部分的带子捆扎在面板周围，也可能用另一个带子捆在锥体周围。

如上所述，本发明的平面阴极射线管内的防爆结构可以使阴极射线管恢复到原始状态，通过在锥体周围捆扎或覆盖一个带子、导线或固化粘合剂，减弱由于阴极射线管内外压差造成的内部恒定应力，从而预防了阴极射线管的爆炸。通过捆扎或涂覆带来的阴极射线管防爆能力的增加放松了面板设计的限制，即使很薄的面板也能满足可允许的真空压力的要求。并且，由于面板的正面不再需要防爆玻璃，简化了制作过程，提高了生产率，降低了生产成本。

对本领域的技术人员来讲，很显然在不离开本发明范围或精神的情况下，可以对阴极射线管内的防爆结构进行各种修改和变型。因此，也就意味着本发明涵盖了对本发明的修改和变化，保证了对发明的修改和变化也在权利要求及其等同范围内。

Claims (9)

1.一种平面阴极射线管内的防爆结构，该平面阴极射线管具有当阴极射线管被抽空时受到大气压作用的面板，其特征在于该平面阴极射线管防爆结构包含：

捆扎在靠近面板的锥体外圆周表面上的防爆装置。

2.根据权利要求1的防爆结构，其中防爆装置中有在600～3000kgf范围内的捆扎张力。

3.根据权利要求1的防爆结构，其中上面捆扎防爆装置的锥体的外圆周表面包括与面板垂直的平坦部分。

4.根据权利要求1或2的防爆结构，其中防爆装置是具有要求的屈服强度的带子。

5.根据权利要求3的防爆结构，其中锥体外圆周表面的宽度比防爆装置的宽度要宽，所述防爆装置是一条带子。

6.根据权利要求5的防爆结构，其中锥体的外圆周表面的平坦部分的宽度设置为等于或大于16mm。

7.根据权利要求1或2的防爆结构，其中防爆装置是具有要求的屈服强度的导线。

8.根据权利要求7的防爆结构，其中导线的半径大于2.5mm。

9.根据权利要求1的防爆结构，其中所述防爆装置与平面阴极射线管的面板之间有间隔。

Images