DD141221A5 - Elektronenstrahlroehre mit verbessertem implosionsschutzsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft, eine Elektronenstrahlröhre mit verbessertem Implosionsschutzsystem»

Charakteristik der bekannten technischen Lösung:

Aus evakuierten Glaskolben bestehende Elektronenstrahlröhren sind handelsübliche Massenproduktionsartikel» Sie bestehen im allgemeinen aus einer hermetisch mit dem weiten Ende eines konischen Glasteils verschmolzenen Schirmträger— scheibe«, Auf der Innenseite der Scheibe befindet sich ein Leuchtschirm, und ein oder mehrere Elektronenstrahlerzeuger sind in dem am engen Ende des konischen Teils befindlichen Hals untergebracht. Einige der nachteiligen Auswirkungen der Kolbenimplosion können durch die Anbringung eines Implosionsschutzsystems um die Scheibe herum vermindert oder ausgeschaltet, werden.

Beispiele für eine Gruppe derartiger Systeme werden in den US-PS Hr. 3.162.933» .erteilt.am 29. Dezember 1964 an Trax u.a., 3*206,056, erteilt, am 14. September I965 an Stel, und 3.220.593s erteilt am 30«, November. I965 an Powell u.a. beschrieben«, Bei diesen Systemen umgibt eine starre Beschichtung aus plastimprägnierter Faser oder Gewebe die Scheibe und haftet daran fest. Es kann ein darum gelegtes Stahlband auf oder an der plastimprägnierten Beschichtung vorhanden sein, braucht aber nicht vorhanden zu sein. Als Plastklebstoff wird gewöhnlich ein selbsthärtendes Epoxy- oder Polyestermaterial verwendet. Solche plastimprägnierten Faser- oder Gewebebeschichtungen sind relativ schwierig herzustellen und mit erheblichen Kosten verbunden und eignen sich nicht unbedingt zur Massenfertigung,'

Ziel der Erfindung:

Wenn auch die dem bisherigen Stand der Technik entsprechenden Systeme für den Betrachter der Röhre den erforderlichen Sicherheitsgrad bieten mögen, so besteht doch der Wunsch, ein implosionsgeschütztes System zu schaffen, das in der Herstellung einfacher und billiger ist, ohne daß dabei etwas von dem für den Betrachter erforderlichen Sicherheitsgrad verloren ginge.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

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Gemäß der Erfindung besteht eine Elektronenstrahlröhre aus einem Röhrenkolben, in dem sich eine Glasschirmträgerscheibe und ein mit der Scheibe verschmolzener konisches Glasteil befinden. Auf den Außenseiten des RJhrenkolbens befindet sich eine an dieser haftende eine Elastomerfilmbeschichtung aus Polyurethan» Die Beschichtung wird vorzugsweise nach einem neuen Verfahren hergestellt, das darin besteht, daß die vorgesehenen Kolbenflächen mit einer wäßrigen Polyurethanemulsion beschichtet, werden, diese Beschichtung anschließend getrocknet und ausgehärtet wird, damit die Polyurethanpartikel zu einer Dünnfilmbeschichtung sintern, die an den benachbarten Glasflächen einwandfrei haftet. Durch die Anwendung dieser Methode können billigere Werkstoffe und einfachere Verfahren, die sich besser für die Massenproduktion eignen, zur Herstellung der Röhren verwendet, werden· Die Röhren bieten ausreichenden Implosionsschutz, sind leichter und kosten weniger, ' .

An einigen !Beispielen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden«,

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen?;

]?ig. 1 bis 6: Ansichten von sechs verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen;

Pig, 7 ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Reihe von Tests zur Bestimmung der Zugfestigkeit von Pplyurethanbeschichtungen im Verhältnis zur Dicke der· Beschichtung zeigt«

Die in Pig* 1 gezeigte Elektronenstrahlröhre besteht aus einem evakuierten Röhrenkolben, der allgemein mit 21 bezeichnet wird. Der Röhrenkolben 21 besteht aus einem Glashals 23, der ein Ganzes mit dem konischen Glasteil 25 bildet, und einer Glasschirmträgerscheibe, die aus einem Bildfenster 27 mit einer peripheralen Seitenwand 29 steht. Das verlängerte Ende der Seitenwand 29 ist mit Hilfe einer Einschmelzstelle 31, ζ. B. entglastem Glas, mit dem weiten Ende des konischen Teils 25 verschmolzen«, Ein. (nicht gezeigter) Leuchtschirm sitzt auf der. Innenseite des Bildfensters 27. Der Leuchtschirm kann, wenn er durch einen Elektronenstrahl von einem Elektronenstrahlerzeuger 33 in dem Hals 23 entsprechend abgetastet, wurde, ein Leuchtbild erzeugen, das durch das Bildfenster 27 zu sehen ist·' ·

Der Hals 23 ist durch einen Röhrenfuß 35 verschmolzen, der mit hindurchführenden Röhrenfußzuleitungen 37 versehen ist.i An Außenflächenteilen der Seitenwand 29 und des konischen Teils 25 haftet an jeder Seite der Einschmelzstelle 31 . eine durchgehende peripherale Pilmbeschichtung 39 aus .

Dicke von etwa 0,125 mm. (5 mils^x)_e

χ 1 mil = 1/1000 Zoll.·

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Die FiImbj3schichtung 39- ist etwa 12,5 cm (5 Zoll) breit und reicht bis etwa 5 cm an das Fenster 27 und 7,5·cm an den Hals 23 heran*

Das Innere des Röhrenkolbens ist bis auf hochgradiges Vakuum (Niederdruck) in der Größenordnung von 10 mm Hg evakuiert. Bei diesem Beispiel, einer. 19 V, 90 ⁰G Rechteckfarbfernsehbildröhre, übt der gegen die Außenseite des Bildfensters drückende Luftdruck Kräfte von insgesamt, 1800 Kilogramm (4000 lbs) aus. In der Seitenwand 29 und den angrenzenden Abschnitten des konischen Teils treten Umfangszugkräfte bis zu 70 kg/cm² (1000 lbs/in²) auf. Sollte das Bildfenster zerbrechen, würde der Luftdruck gewöhnlich Scheibenbruchstücke nach innen gegen den konischen Abschnitt. 25 und dann nach außen schleudern. Durch ein Implosionsschutzsystem wird eine derartige Implosion nicht verhindert, aber die Gefahr, daß die Betrachter in der Kähe der Röhrenscheibe verletzt werden, wird verringert. Durch ein Implosionsschutzsystem wird vor allem die ^enge der herumfliegenden Glasstückchen und die Entfernung, bis zu der sie geschleudert werden, verringert. In erfindungsgemäßen Röhren hält bei einem Bruch des Fensters 27 die an den äußeren Röhrenkolbenflächen haftende Filmbeschichtung das benachbarte Gleis an seinem Platz, während Gas in die Röhre eindringen und den Druckunterschied an den gegenüberliegenden Seiten des Fensters 27 reduzieren und dadurch auch die Kräfte, die das Umherfliegen der Glasbruchstücke bewirken, verringern kann» Zur Bestimmung des ausreichenden Implosionsschutzes von hier beschriebenen Röhren wurden in der Veröffentlichung UL 1418 von Underwriters Laboratories, Inc. Chicago, 111., USA, spezifizierte Tests ausgeführt.

Die Filmbeschichtung 39 für die neue Röhre von Fig. 1 wird an der Röhre hergestellt, nachdem der Röhrenkolben 21 vollkommen von den Gasen evakuiert und verschmolzen worden ist

und die Elektroden des Elektronenstrahlerzeuger^ 33 elektrisch angeschlossen worden sind. Bei einer bevorzugten Herstellungsmethode wird eine ^iuenge einer Polyurethanemulsion in Wassergrundlage mit Wasser bis zur vorgesehenen Viskosität verdünnt* Eine geeignete Polyurethanemulsion. ist RS 5302, die von PPG Industries, Coatings and Resin Products Division_s Springdale, Pa., USA, vertrieben wird»¹

Das Geniisch wird dann auf die entsprechenden Flächen unter Verwendung einer Schablone, um diese Flächen abzudecken, aufgestrichen, aufgegossen oder aufgespritzt. Beim Aufspritzen der Emulsion, dem bevorzugten Auftragsverfahren, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Emulsionsbeschichtungsdicke durch Einbeziehung eines wasserlöslichen Farbstoffes wie Hidrocol Alpha Blue, verkauft von Hercules, Inc.} Glen Falls, IJ*Y., USA, in die Emulsion zu überwachen. Die Emulsion wird bis zu einer der vorgesehenen Dicke entsprechenden Farbtiefe aufgebracht«, Bei einer bevorzugten Verfahrensweise ist das Spektralreflexionsvermögen der gefärbten Beschichtung eine Funktion der Beschichtungsdicke. Unter Anwendung von fluoreszierendem Licht werden Messungen des Reflexionsvermögens mit Hilfe eines blauen und eines roten Filters vorgenommen. Je dicker die Beschichtung, um so höher ist das blau/rot-Verhältnis dieses Reflexionsver— mögens. Nach dem Auftragen der Emulsion, wird die Emulsionsschicht getrocknet und die darin enthaltenen Feststoffe verschmelzen zu einem Film, wodurch die Beschichtung aushärtet. Dazu kann die Röhre etwa 30 brs 5 Minuten lang in. einen Ofen von 20 bis 120 C gesetzt werden, vorzugsweise jedoch etwa 10 Minuten lang bei etwa 90 ⁰C. Alternativ oder außerdem kann die Röhre in einem Ofen au£ etwa 20 bis 90 ⁰G, vorzugsweise etwa 50 ⁰C, vor dem Auftragen der· Emulsionsbeschichtung vorgewärmt werden. Nach dem Aushärten der Beschichtung ist der Film mindestens 0,075 mm. (3 mils) dick und am besten etwa 0,125 mm (5 mils) dick. Größere Dicken sind für den Implosionsschutz nicht nachteilig, wenn auch

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ein zu dicker Film übermäßige Materialkosten bedingt. Es ist erstaunlich, daß ein ausreichender Schutz mit so dünnen Filmen und durch die Verwendung von so wenig Polymermaterial erzielt werden kann. Die Röhren in den Fig. 2, 3 und 4 sind im Aufbau der Von" Fig. 1 gleich, bis auf die Ausdehnung der Filmbeschichtung 39. Daher wurden gleiche Bezugsziffern für gleiche Teile verwendet. In Fig. 2 reicht eine Filmbeschichtung 39a-am konischen Teil 25 nach hinten bis fast an den Hals 23* Für den Anschluß einer Hochspannungszuleitung wurde . um den Anodenstumpf 43 eine Fläche 41 frei gelassen. In Fig» 3 reicht eine Filmbeschichtung 39b nach vorne über das gesamte Bildfenster und nach hinten, so daß sie nur über den Scheibenseitenwänden und nicht auf der Einschmelzstelle 31 oder dem konischen Teil 25 liegt. Bei diesem Anwendungsfall empfiehlt es sich, wenn die Filmbeschichtung .über dem Bildfenster farblos oder grau gefärbt, 1st, so dünn wie möglich ist und eine einheitliche Dicke aufweist, so daß bei den betrachteten Bildern nur eine minimale Beeinträchtigung auftritt. In Fig. 4 ist eine Filmbeschichtung 39c so verkürzt, daß sie nur auf der Scheibenseitenv/and liegt und nicht über die Einschmelzstelle 31 oder das Bildfenster 27 reicht. Obwohl die Beschichtung 39 schmal ist, bietet sie doch Implosionsschutz, der für viele Röhren ausreichend ist, vor allem» wenn sie mit einem oder mehreren gespannten Stahlstreifen angewendet wird«,·

Die Röhren von Fig. 5 und 6 sind im Aufbau der von Fig* 1 gleich, mit dem Unterschied, daß ein oder mehrere durchgehende Stahlbänder bis zu etwa 450 bis 675 Kilogramm (1000-bis 1500 lbs) um die Seitenwände 29 der. Scheibe gespannt wurden, allerdings werden plastbeschichtete Bänder bevorzugt. Daher wurden gleiche Bezugsziffern "für gleiche Teile verwendet. In Fig. 5 befinden sich ein Band 45 und eine Metallklammer 47 oben auf der Filmbeschichtung 33* Zwei gespannte Bänder übereinander können gleichfalls über oder^: unter der Filmbeschichtung 39 angewandt werden« Diese Kombination von Filmbeschichtung und Spannband werden bei den

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größeren Elektronenstrahlröhren, liber. 19 V, verwendet. Bei einem Versuch mit einer 25 V* 100° Röhre boten zwei Bänder, jedes bis etwa 450 bis 625 Kilogramm gespannt, über einer JPilmbeschichtung von etwa 0,10 mm (4 mils) Dicke, wie in Figo 5 gezeigt, einen ausreichenden Implosionsschutz, wo eine der beiden Maßnahmen alleine nicht ausreichte» Bei einer weiteren Veränderung wurde die Filifobeschiphtung 39d von Fig. 5 unterbrochen, indem acht 50»8 mra (2 Zoll) breite Zwischenräume um die Peripherie der Röhre frei blieben» Wie bei anderen Ausführungsbeispielen bot die Kombination aus Filmbeschichtung und Spannband ausreichenden Implosionsschutz»

Die Zugfestigkeitsprüfungen wurden mit Polyurethanfilmen durchgeführt, die aus wäßrigen Emulsionen hergestellt worden waren, die durch Aufstreichen oder Aufspritzen auf entformte Glasscheiben aufgebracht worden. Nach einem entsprechenden Aushärtung s- und/oder Umgebungstestzyklus wurden 25,4 x 50,8 mm (1 χ 2 Zoll) große Stücke der Filmbeschichtung entfernt und einem Abziehtest unterzogen. Zur Bestimmung der Zugfestigkeit an der Bruchstelle bei 25,4 mm (1 Zoll) breiten ^rüf— körpern wurde der entsprechende ASM-Test angewandt. Die Ergebnisse sind in dem in Fig. 7 gezeigten Diagramm aufgezeichnet. Aus diesen Vierten läßt sich schließen, was auch durch die Implosionserfahrungen mit Röhren bestätigt wird, daß die Filmbeschichtung mindestens 0,075 mm (3 mils) dick sein sollte. Während der Zugfestigkeitsprüfungen konnte beobachtet werden, daß die ausgehärteten Polyurethanfilme in der Zugrichtung eine Dehnung von etwa 400 bis 500 % aufwiesen. ·

Die Haftfestigkeit von Polyurethanfilmen an Glas wurde durch Aufstreich- oder Aufspritzauftragen von Emulsionen auf nichtentformte Glasscheiben bestimmt. !lach Umreißen mit einem Schneidwerkzeug wurde ein Ende eines 50,8 mm. (2 Zoll)

Streifens verstärkt und an einer Federwaage befestigt und von der Scheibe in einem Winkel von 90° entsprechend der

Methode abgezogen. Diese Abziehprüfung wurde an Außenflächen des konischen Teils und Seitenwandflächen der Elektronenstrahlröhren wiederholt«, Die Ergebnisse des Ab— ziehtests ergaben etwa-4,5 Kilogramm (10 Pounds) an den konischen Flächen und ei twa 6,4 Kilogramm (14 Pounds) an den Seitenwandflachen. Diese Ergebnisse liegen viel höher als das für einen ausreichenden ImpIosiοnsschutz für notwendig gehaltene Minimum, von 1,4 Kilogramm (3 Pounds)*

Für die neuartige Methode werden Polyurethanlatices verwendet, d_eh, wäßrige Emulsionen oder Sole, in denen jedes kolloidale Teilchen eine Anzahl von Polyurethanmakromolekülen enthält. Die kolloidalen Teilchen haben eine mittlere Größe von etwa 0,05 bis 1,0 Mikrometer, vorzugsweise weniger als 0,3 Mikrometer. Bei den Latices handelt es sich um solche, von denen die Wassergrundlage entfernt werden kann und die Makromoleküle zu einer an einer Glasfläche haftenden Filmbeschichtung gesintert werden können. Man hat andere wäßrige Emulsionen polymerer Stoffe ausprobiert, aber nur Polyurethan hat bei gesinterten Filmbesehichtungen eine ausreichende Zugfestigkeit entwickelt. Die kolloidalen Teilchen der Latices sollten eine möglichst geringe relative Filmbildungstemperatur oder MFT haben, die vorzugsweise mehr als 20 ⁰C unter der/ Temperatur liegen sollte, bei der die Aushärtung erfolgt. Die Latices können andere Bestandteile enthalten wie einen Farbstoff, ein Antischaummittel und/oder Stabilisierungsmittel^ .

Es ist üblich, eine elektrisch-isolierende Polymerbeschichtung um den Anodenstumpf einer Elektronenstrahlröhre herum und gleichfalls eine elektrisch-leitende Beschichtung, gewöhnlich aus Graphit und einem Bindemittel, auf der- Außenseite des konischen Teils der Röhre anzubringen. Aus ver-

schiedenen Versuchen hat sich ergeben, daß diese Beschichtutigen unter den hier offenbarten Polymethanfilmbeschichtungen liegen können, sollten sich aber vorzugsweise über diesen befinden. Wenn-die BeSchichtungen über den Polyurethan— filmbeschichtungen liegen, dann hat sich ergeben, daß die letzteren einen vernachlässigharen Einfluß auf die Leistungsfähigkeit der Elektronenstrahlröhre haben*

Claims (6)

1. Erfindungsanspruch:.

   Elektronenstrahlröhre aus einem Röhrenkolben, der eine Glasschirmtragerscheibe und ein mit der Scheibe verschmolzenes konisches Glasteil enthält, gekennzeichnet dadurch, daß eine im wesentlichen aus Polyurethan bestehende Elastomerfilmbeschichtung (39, 39a, 39b, 39c, 39d, 39e) um Teile des Röhrenkolbens (21) gelegt ist und an dessen Außenseiten haftet»'
2. 2. Elektronenstrahlröhre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschichtung in situ aus einem Polyurethanlatexmaterial auf Wasserbasis aufgebracht wird«'¹
3. 3." Elektronenstrahlröhre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschichtung eine im wesentlichen einheitliche Zusammensetzung ohne Faser aufweist,!

   Elektronenstrahlröhre nach Punkt 1, in der die Glasschirmträgerscheibe ein Bildfenster und eine um das Fenster verlaufende integrale Seitenwand aufweist, das benachbarte konische Glasteil mit der Seitenwand verschmolzen ist, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei"der Elast omerbe-· schichtung um ein die Seitenwand (29) umgebendes durchgehendes Band von mindestens 0,075 Millimeter (3 mils); Dicke handelt«,

   Elektronenstrahlröhre nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch,, daß die Beschichtung (39, 39a, 39d, 39e) zumindest an Teilen der Seitenwand, Abschnitten des konischen Teils (25) und der dazwischen liegenden Einschmelzstelle (31) haftet..

   Elektronenstrahlröhre nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschichtung (39b) an der gesamten Seitenwand, und dem gesamten Bildfenster (27) haftet.
4. 7. Verfahren zur Schaffung von Implosionsschutz bei einer Elektronenstrahlröhre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Beschichtung aus einer Polyurethan— emulsion auf V/asserbasis in einem Band um und auf die Außenseiten der ib'hre aufgebracht wird, anschließend die Beschichtung bis sum Verdunsten der Wassergrundlage getrocknet wird, das Polyurethan zu einem Film sintert und der Film an den Außenseiten haftet,»
5. 8. Verfahren nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß beim Trocknen die Röhre etwa 10 Minuten lang in eine Luftuiagebung mit einer Temperatur von etwa 90 ⁰O gebracht und anschließend abgekühlt wird«.
6. 9. Verfahren nach Punkt 7» gekennzeichnet dadurch, daß die Röhre vor dem Aufbringen der Beschichtung auf eine Temperatur von etwa 50 ⁰C vorgewärmt wird„^r

   Seiten Zeichnung