CN1317819A - 用于阴极射线管的弹簧 - Google Patents

Abstract

一种彩色阴极射线管，它具有一种能补偿荫罩支架位移的弹簧结构，从而防止相应于电子束着屏偏差的色纯度的降低。本发明的弹簧包括：柱螺栓销接合部分、支架焊接部分和一个作为弹性支承体的倾斜部分，其中该倾斜部分具有一个在该柱螺栓销接合部分和该支架焊接部分之间所成的预定的倾斜角。此外，该弹簧与许多金属元件接合在一起，其中这些金属元件在该弹簧相对于管轴的长度方向上相互分离的同时具有不同的热膨胀系数。

Description

用于阴极射线管的弹簧

本发明涉及一种用于支承彩色阴极射线管中荫罩支架的弹簧，更具体地说，本发明涉及一种用于彩色阴极射线管的弹簧，它能够相应于荫罩支架的热膨胀来补偿该荫罩的位移，从而防止由该荫罩位移引起的电子束的射击偏差。

最近随着阴极射线管技术的发展，一种大尺寸的彩色阴极射线管开始普及，它使得荫罩支架的重量增加。不过，这便导致了下落时的冲击阻力的量不希望地有所增加，这样过大的冲击就会施加到弹簧上，其中该弹簧用于将面板的柱螺栓销与荫罩连接起来并连接到该荫罩上。这便导致荫罩的支架偏移以及引起荫罩变形。此外，荫罩发生热膨胀，从而引起电子束着屏时的变化。这使得色纯度降低。

因此，为减小冲击阻力的量并防止色纯度降低，就需要有效地缓冲下落实验和荫罩热膨胀时施加的冲击。

图1是普通彩色阴极射线管的局部剖视图。

如图所示，该普通阴极射线管包括：一个面板1，其形成在该阴极射线管的正面上并在内部设有一种包含R、G、B色彩的荧光材料2；一个熔接在该面板1的后端上的玻锥4；一个荫罩6，其上形成有区分开各种色彩的点状或槽状的电子束传输孔；一个支承该荫罩6的支架8，这样该荫罩6就按预定的间隔与该面板1分离开；一个与该支架8接合的地磁屏蔽10；一个与该支架8接合的弹簧12，用来缓冲因该荫罩的热膨胀而施加到荫罩6上的冲击；一个柱螺栓销14，其形成在该面板1的侧壁1a上，用来将该弹簧12接合到该面板1上；一个插入该玻锥4颈部的电子枪18，用来向该荧光材料2发射电子束16；一个偏转线圈20，用来调整电子束16的前进轨道，这样便使电子束16扫描到该荧光材料2上；以及一个加强带22，用来防止因外界冲击引起的宽度收缩。

图4a-4c中所示的弹簧12包括：一个柱螺栓销接合部分12a，其上形成有一个孔‘h’，它适于插入并固定到该面板1的侧壁1a上的柱螺栓销14中；一个接合到该支架8上的支架焊接部分12b；以及一个与该柱螺栓销接合部分12a和该支架焊接部分12b接合的倾斜部分12c，其按一预定的角度倾斜并具有折叠面12d和12e，该折叠面12d和12e在接合部分上相对于该柱螺栓销接合部分12a和该支架焊接部分12b倾斜一预定角度(θ)。

在上述结构中，从插入该玻锥4颈部的电子枪18中发射出的R、G和B色彩的电子束通过该偏转线圈20在其轨道中得到调整，然后通过该荫罩6的电子束传输孔。接着，该电子束按序水平地和垂直地扫描到分布在面板1内部上的R、G、B色彩的荧光材料2上，从而从该荧光材料2中发射出光线。因此，图像形成并显示出来。

此时，只有从该电子枪18发射的约30％的电子束16通过荫罩6的电子束传输孔，而剩余的70％的电子束扫描到荫罩6上没有形成孔的部分上。

扫描到荫罩6上的电子束16的一部分被反射回来。在这种情况下，反射的电子束的一部分转化为冲击能量并被荫罩6吸收。吸收的能量激活了荫罩6内的分子运动，这便在分子中间产生了摩擦。这种摩擦便导致该荫罩6生热。

因此，荫罩6的温度上升并且其体积相应于其材料的热膨胀系数开始膨胀。这一结果在图2中示出。如图所示，该荫罩6相对于管轴的方向朝着荧光材料2膨胀。

在图中，参考标号‘6’代表热膨胀固定之前的荫罩6的位置，而‘6a’代表热膨胀移动之后该荫罩6的位置。

在上述状态下，从该荫罩6中产生的热量传导到支架8上，从而该支架8的温度上升。这使得该支架8发生热膨胀。因此，该支架8朝着面板1的侧壁1a膨胀，而膨胀的荫罩6相对于管轴的方向朝着与荧光材料2相反的方向移动。

不过，即便该支架8的体积大于该荫罩6，荫罩6还是过分地相对于管轴的方向朝着与荧光材料2相反的方向移动，这便产生了该荫罩6的偏移。在这种情况下，荫罩6着屏的偏差量是ΔLE，如图3所示。

为了减少着屏时的偏差量ΔLE，支架8应由一种具有低热膨胀系数的材料制成。不过，这会提高生产成本。因此，或者将该弹簧12按多种方式来设计其结构，使该荫罩6的位置便得到校正，从而减少着屏时的偏差量ΔLE。

图3是图2中部分‘a’的放大视图。如图所示，形成在该弹簧12一侧端部上的孔插入到形成在面板1的侧壁1a中心位置的柱螺栓销14中并与之接合，并且该弹簧12另一侧的端部焊接到矩形的支架8上并与之接合。同时，一个裙板(skirt)(图中未示出)焊接并固定到支架8的内壁上，其中该裙板具有一个沿着该荫罩6的孔成形部分(其上形成有点状或槽状的电子束传输孔，在图中未示出)的圆周折叠的端部。

在图3中，参考标号16a代表从电子束16的轨道移动预定间隔的电子束，而8a代表从其热膨胀之前的位置移动预定间隔的支架8。

另一方面，具有倾斜折叠面的弹簧12相应于该支架8的热膨胀情况作改变，从而在柱螺栓销接合部分12a、支架焊接部分12b和倾斜部分12c之间便产生阶差(stage difference)。

图4a示出了具有倾斜折叠面的弹簧12处于这样的状态下，即柱螺栓销接合部分12a、支架焊接部分12b和倾斜部分12c在该弹簧12的长度方向上互相平行，也就是说，它们在该弹簧12的宽度方向上没有阶差。参考标号12d和12e代表相应于该弹簧12的形状变化而折叠的折叠部分，12f代表与柱螺栓销14接合的孔，而12g代表该弹簧12焊接并固定到支架8上的焊接点。

图4b示出了该弹簧12处于这样的状态下，即支架焊接部分12b和倾斜部分12c沿着折叠部分12d折叠成直角(θ=90°)，同时该倾斜部分12c和柱螺栓销接合部分12a在与该折叠部分12d相反的方向上沿着折叠部分12e折叠成直角(θ=90°)，从而在它们之间形成最大的阶差。

图4c示出了具有倾斜折叠面的该弹簧12处于这样的状态下，即获得与图4a和图4b之间的中间值相应的阶差值。

与具有倾斜角的弹簧相应(其中随着热膨胀而产生此角度的阶差)，支架焊接部分12b相对于柱螺栓销接合部分12a的孔12f的中心的偏差量由下面的公式(1)给出：ΔY=(L×sinθ)/2其中，‘L’代表倾斜部分12c的长度，而‘θ’代表该倾斜部分12c的倾斜角。

在图4c中，‘ΔY’代表在产生与中间值相应的阶差时支架焊接部分12b相对于该柱螺栓销接合部分12a的孔12f的中心的位移量。

图5是电子束着屏时相对于普通荫罩位移的偏差的示意图。符号‘B1’代表该荫罩在初始状态下的初始位置，‘B2’代表该荫罩在热膨胀之后的位置，‘B3’代表该荫罩在弹簧校正之后的位置。参考标号16a、16b和16c代表电子束，符号LP1、LP2和LP3代表电子束的着屏点，符号S1、S2和S3代表电子束通过该荫罩的电子束传输孔的位置。

该荫罩6在热膨胀之前位于B1的位置，同时电子束16a穿过位置S1来扫描荧光材料2。此时，电子束16a的着屏点是LP1。

在上述状态下，当荫罩6的支架8膨胀时，该荫罩6相对于管轴朝与该荧光材料2相反的方向移动并处于位置B2。同时，电子束16b通过位置S2来对该荧光材料2扫描。此时，该电子束16b的着屏点是LP2。

在这种状态下，如果荫罩支架8的位置得到具有倾斜折叠面的弹簧12的弹性操作的校正，那么该荫罩6朝着该荧光材料2移动，且因此位于位置B3上。因而，电子束16c通过位置S3来对该荧光材料2扫描。此时，该电子束16c的着屏点是LP3。

由于该荫罩6的位置按位置校正量ΔC得到校正，因此，相应于着屏点差值(LP1-LP2)的射击偏差便可通过着屏点差值(LP3-LP2)而得到校正。

位置校正量ΔC是根据这样的参数(比如具有倾斜折叠面的弹簧12的折角、折叠面的数目、支架8的热膨胀系数和荫罩6的材料)而确定的。因而，位置校正量的值不是固定的。

因此，常规阴极射线管中弹簧的尺寸是考虑到上述参数而确定的，但由于弹簧强度和其加工工艺的原因，难于获得具有最佳尺寸的弹簧，这便导致由于荫罩支架的热膨胀原因，使电子束发生射击偏差。

因此，常规阴极射线管中的弹簧形成在其接合部分处折叠预定角度的倾斜面，这样它可吸收一部分相应于荫罩增加重量的冲击，从而实现抵抗外界冲击的良好缓冲效果。不过，却不可能校正由于电子束因荫罩支架的热膨胀发生着屏偏差而导致的色纯度的降低。

因此，本发明的一个目的在于提供一种彩色阴极射线管，它具有一种能补偿荫罩支架位移的弹簧结构，从而减轻由电子束着屏偏差引起的色纯度的降低。

为了实现本发明的这个和其它目的，本发明提供了一种这样的彩色阴极射线管，它包括一种由许多金属元件接合而形成的弹簧，这些金属元件在相对于管轴长度方向上具有不同的热膨胀系数。

图1是一个普通彩色阴极射线管的局部剖视图；

图2是该普通彩色阴极射线管的荫罩的热膨胀状态的示意图；

图3是图2中的部分“a”的放大视图；

图4a是一平面图，它示出了一个具有倾斜折叠面的常规弹簧因热膨胀而发生变化之前的状态；

图4b是一平面图，它示出了一具有倾斜折叠面的常规弹簧因热膨胀变化到最大程度之前的状态；

图4c是一透视图，它示出了一具有倾斜折叠面的常规弹簧因热膨胀发生部分变化之前的状态；

图5是一示意图，它示出了电子束着屏时相对于常规荫罩的位移所发生的变化；

图6是一平面图，它示出了本发明第一实施例中的弹簧结构；

图7是图6中弹簧操作的平面图；

图8是一示意图，它示出了在本发明的第一实施例中电子束着屏时相对于荫罩的位移所发生的变化；

图9是一平面图，它示出了本发明第二实施例中的弹簧操作；

图10是一平面图，它示出了本发明第三实施例中的弹簧结构；

图11是一平面图，它示出了本发明第四实施例中的弹簧结构。

下面将参照图6-11对本发明的优选实施例进行详细描述。

图6是一平面图，它示出了本发明第一实施例中的弹簧结构。参考标号101a代表一个焊接并固定到支架8上的焊接点。

一个本发明的弹簧是由一个柱螺栓销接合部分100、一个作为弹性支承体的倾斜部分102和一个支架焊接部分101组成的。另外，该弹簧包括折叠部分106和104，它们分别位于该柱螺栓销接合部分100和该倾斜部分102之间的边界部分之上和该支架焊接部分101和该倾斜部分102之间的边界部分之上。具体地说，该弹簧与一对在其宽度方向上处于上下位置的、具有不同热膨胀系数的金属元件A和B接合在一起，从而在该对金属元件之间形成一条边界线108。

该第一金属元件A的柱螺栓销接合部分100设置有一个能让柱螺栓销14插入并固定的孔100a。

该第一金属元件A形成具有低热膨胀系数的低热膨胀部分，而该第二金属元件B形成具有相对高的热膨胀系数的高热膨胀部分。

优选该第一金属元件A的低热膨胀部分具有的热膨胀系数为2-4×10e^-6，而该第二金属元件B的高热膨胀部分具有的热膨胀系数为10-18×10e^-6。该高热膨胀部分和该低热膨胀部分之间的热膨胀系数比位于2.5-9的范围内。如果该热膨胀系数比小于2.5，那么为补偿外界温度而拱曲的运动量就小，这样就需要改进这方面的特性。相反，如果该热膨胀系数比超过9，那么过量的补偿就会产生关于最后正常拱曲(lastnormal doming)特性上的问题。

同时，该第一和第二金属元件A和B的厚度都位于0.3mm-0.6mm的范围内。如果太薄，那么在加工工艺中就会产生问题，相反，如果太厚，接合强度就大，这导致在支架的联接和拆除的机械加工中出现一些问题。

更详细地说，该第一金属元件A由作为低热膨胀材料的0.5t的殷钢制成，而该第二金属元件B由0.St的铝镇静钢(AK)Sus603制成。在这种情况下，该作为高热膨胀材料的Sus603的热膨胀系数是11.5±5×10e^-6，而作为低热膨胀材料的殷钢的热膨胀系数是2.5±5×10e^-6。同时，该热膨胀系数比约为4.6。当然，上述设计方案容易获得，并且考虑到强度和模压的特性来适当地选择该第一和第二金属元件。

而且，该第一和第二金属元件的设计方案是这样的，即考虑到外界温度的变化来防止过量的补偿，并且相应于标准拱曲的热变化使反向补偿最小。

考虑到加工工艺的易操作性和接合强度，将相同尺寸的该第一和第二金属元件焊接起来，其中接合强度是在确定位移能力时的一个重要因素。

该第一金属元件A由作为钢镍合金的殷钢制成，从而形成一个具有低热膨胀系数的低热膨胀部分，而该第二金属元件B由铝镇静钢AK制成，从而形成具有相对高的热膨胀系数的高热膨胀部分。

现在，将对本发明弹簧的操作效果作出说明。

当荫罩的支架8因受到电子束的撞击而发生热膨胀时，该第一金属元件A在弹簧两端的长度方向上延伸了L1的长度，如图6所示。同时，该第二金属元件B在该弹簧两端的长度方向上延伸了L2的长度，其中该第二金属元件B具有比该第一金属元件A高的热膨胀系数。可以理解得到，该两金属元件之间的长度差值为2×(L2-L1)。

该两金属元件之间的长度差使弹簧能够朝着具有低热膨胀系数的第一金属元件A弯曲，如图7中的虚线所示。柱螺栓销接合部分100的孔100a通过柱螺栓销而固定，这样支架焊接部分101便表现出相对大的位移。此时，该弹簧宽度方向上的位移量为ΔC1。

图8是一示意图，它示出了本发明第一实施例中电子束着屏时相对于荫罩的位移偏差。该图与图5中相同的标记代表相同的部分。在图中，符号‘B1’代表该荫罩在初始状态下的初始位置。‘B2’代表该荫罩在热膨胀后的位置，‘B3’代表该荫罩在弹簧校正后的位置。参考标号16a、16b和16c代表电子束，符号LP1、LP2和LP3代表电子束的着屏点，而符号S1、S2和S3代表电子束通过荫罩的电子束传输孔时的位置。

如上所述，如果支架接合部分101因弹簧热膨胀系数的差异而弯曲，如图8所示，那么相应于该弹簧热膨胀系数的差异而具有一预定值的位置补偿量便增加到相应于该弹簧折叠的位置补偿量ΔC中，从而位置补偿总量为nΔC。此时，电子束的着屏点便从LP2移到LP4。从而产生与LP2-LP4相应的着屏偏差的补偿值，它使得电子束能实现最佳着屏。

另一方面，将在下面对本发明第二实施例中的弹簧操作进行描述。

当荫罩的支架8因受电子束的冲击而热膨胀时，如果由于弹簧的作用使荫罩的位置补偿过量，那么荫罩通过最佳位置B1，接着朝荧光材料2移动。在这种情况下，由于电子束的着屏点刚好偏移到LP1的方向，荫罩的位置就会相对于管轴在与该荧光材料2相反的方向上得到补偿。

为了解决这一问题，本发明第二实施例中的弹簧具有由铝镇静钢AK制成的第一金属元件A，从而形成一具有相对高的热膨胀系数的高热膨胀部分，该弹簧还具有由作为钢镍合金的殷钢制成的第二金属元件B，从而形成具有低热膨胀系数的低热膨胀部分。

在上述构造的弹簧中，如图9所示，该两金属元件之间的热膨胀系数的差异导致该高热膨胀部分相对于管轴在与荧光材料相反的方向上朝该低热膨胀部分弯曲。此时，荫罩在弹簧宽度方向上的位移量是-ΔC1。

因此，偏移到LP1方向的着屏点便在LP2的方向上得到补偿。

由于弹簧的折叠面104和106之间所成的倾斜角为θ，所以可以理解得到：具有不同热膨胀系数的两金属元件是这样采用的，即，使荫罩相对于管轴的位移量得到调整。

图10是本发明第三实施例中弹簧结构的平面图，其中三个具有不同热膨胀系数的金属元件A’、B’和C’在弹簧的长度方向上相互接合到一起。

图11是本发明第四实施例中弹簧结构的平面图，其中两个具有不同热膨胀系数的金属元件A″和B″在弹簧的长度方向上接合到一起。在这种情况下，该金属元件B″相对于该金属元件A″要短一些。弹簧的位移量便可在其宽度方向上相应于其下端金属元件B″的尺寸而得到调整。

如上所述，本发明优选实施例中的彩色阴极射线管设置有这样一个弹簧，即，它是将至少两个或更多在长度方向上具有不同热膨胀系数的金属元件接合而构造成的，从而形成至少一个或更多的倾斜折叠面，这样，弹簧的弹力就可根据接合的金属元件之间的热膨胀系数的差异而改变。

因此，由热膨胀引起的荫罩支架的位置偏移量可得到校正，这样，便可防止在保持电子束最佳着屏状态中的色纯度的降低。

此外，本发明的弹簧表现出良好的抗冲击特性，这样便可防止荫罩因外界冲击(如下落冲击)而变形。

Claims (9)

1．一种彩色阴极射线管，它包括：面板，在其内表面上形成荧光材料；与所述面板的所述荧光材料分离开预定间隔的荫罩；以及弹簧，其一端与所述面板的一裙板内部上的柱螺栓销接合，而另一端与支承所述荫罩的支架接合，所述彩色阴极射线管还包括以下特征：所述弹簧包括：柱螺栓销接合部分，所述弹簧的一端通过该部分与所述柱螺栓销接合；支架焊接部分，所述弹簧的另一端通过该部分与所述支架接合；以及倾斜部分，所述倾斜部分以一预定的倾斜角与所述柱螺栓销接合部分和所述支架焊接部分连接在一起，并且与许多金属元件接合在一起，这些金属元件相对于管轴在其长度方向上分离开并具有不同的热膨胀系数。

2．如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，具有低热膨胀系数的金属元件位于所述面板侧面的方向上。

3．如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，具有高热膨胀系数的金属元件位于所述面板侧面的方向上。

4．如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述许多金属元件包括热膨胀系数为2-4×10e^-6的第一金属元件和热膨胀系数为10-18×10e^-6的第二金属元件。

5．如权利要求4所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述第一金属元件的热膨胀系数(T1)和所述第二金属元件的热膨胀系数(T2)的比率在2.5＜T2/T1＜9的范围内。

6．如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述第一和第二金属元件的厚度在0.3mm-0.6mm的范围内。

7．如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述第一金属元件的热膨胀系数为2.5±5×10e^-6，而所述第二金属元件的热膨胀系数为11.5±5×10e^-6。

8．如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述许多金属元件相互之间的长度不同。

9．如权利要求1-8中任何一项所述的彩色阴极射线管，其特征在于，在所述金属元件中，由作为钢镍合金的殷钢材料制成的金属元件形成一低热膨胀部分，而由铝镇静钢制成的金属元件形成一高热膨胀部分。

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