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Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre, bestehend
aus den separat hergestellten Glaskomponenten Bildschirm und Trichter
mit Hals (Konus), die über
angeformte Fügekanten
mit einem dazwischen befindlichen Dichtmittel vakuumdicht miteinander
verbunden sind.
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Kathodenstrahlröhren, auch nach ihrem Erfinder
als Braunsche Röhren
bezeichnet, finden typischerweise Anwendung zur elektronischen Darstellung
von Bildern, d.h. als Bildröhren
in Fernsehgeräten,
Computer-Monitoren, Oszilloskopen usw.
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Die Kathodenstrahlröhre besteht
aus drei separat gefertigten Glas-Komponenten, dem Bildschirm, dem Trichter
und dem Hals, die mit bekannten Technologien der Glasindustrie vakuumdicht
zur Kathodenstrahlröhre
verbunden werden.
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Der Hals, ein Glasrohr, der später das
Kathodenstrahlsystem aufnimmt, wird mit dem Trichter, der ein Pressteil
ist, durch Löten
zu dem sogenannten Konus verbunden. Dieser Vorgang ist weitgehend unproblematisch.
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Der Bildschirm, der ebenfalls ein
Glas-Preßteil
ist, und der Konus besitzen angeformte Fügenähte, die sogenannten Lötkanten,
die in einem gesonderten Arbeitsgang feingeschliffen werden müssen. Sie werden
danach mit einem Glaslot unlösbar
und vakuumdicht miteinander verbunden.
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Dieser Prozessschritt, der mit einer
kurzfristigen thermischen Belastung entlang der Fügenaht einhergeht,
muß in
geeigneter Weise in die gesamte Prozesskette der Bildröhrenherstellung
integriert werden, in deren Verlauf elektrotechnische und elektronische
Bauteile und Komponenten (Elektronenkanone, Loch/Schlitzmaske usw.)
in die Bildröhre
eingebaut werden müssen
und ein ausreichendes Vakuum hergestellt werden muß.
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Als Glaslote werden nach dem Stand
der Technik entweder Glaslote z.B. auf Basis PbO-ZnO-B2O3 oder SnO-ZnO-P2O5 oder mit kristallinen Partikeln (z.B. Al2O3, ZrO2 )
oder aber kristallisierende Glaslote verwendet.
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Das Verbinden des Bildschirmes mit
dem Konus durch Verlöten
ist an sich ein bewährter
Stand der Technik, der allerdings folgende Nachteile aufweist:
- – Der
fügetechnische
Prozessschritt verursacht Kosten.
- – An
die Fügeflächen der
Glasteile „Schirm
und Trichter" werden
hohe Genauigkeitsanforderungen gestellt. Die Fügeflächen müssen daher nach dem Pressen
noch geschliffen werden, wobei R-max-Werte kleiner/gleich 2 μm erreicht
werden müssen.
- – Der
Prozessschritt des Verschmelzens der Glasteile mit einem Glaslot
belastet die Bildröhre bzw.
deren elektronische oder elektrotechnische Komponenten thermisch
bis auf einige Hundert °C,
so dass bei der Auslegung dieser Bauteile darauf Rücksicht
genommen werden muß.
- – Das
Recycling von mit Glasloten gefügten
Bildröhren
ist umständlich,
da Schirm und Trichter aufwendig getrennt werden müssen. Da
Schirm- und Trichterglas sehr verschiedene chemische Zusammensetzungen
aufweisen, müssen
beide Gläser
für weitere
Verwendungen sortenrein vorliegen und daher sorgfältig voneinander
getrennt werden.
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Die
GB
1 032 433 beschreibt eine Kathodenstrahlröhre, bei
der eine permanente Fügeverbindung
zwischen Bildschirm und Trichter in der Weise hergestellt wird,
dass auf die Fügekanten
eine metallische Beschichtung aufgebracht und zwischen die beschichteten
Fügekanten
ein thermoplastisches Dichtmittel eingebracht und unter Hitze und
Druck an die Fügekanten
angeschmolzen wird.
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Die im Zusammenhang mit der permanenten Fügeverbindung
mit einem Glaslot beschriebenen Nachteile, mit Ausnahme der hohen.
Genauigkeitsanforderungen an die Fügeflächen, bleiben jedoch auch bei
der bekannten permanenten Fügeverbindung über einen
angeschmolzenen Thermoplasten bestehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
eingangs bezeichnete Kathodenstrahlröhre hinsichtlich der vakuumdichten
Verbindung des Bildschirmes mit dem Konus ohne permanente Fügenaht auszubilden.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt
bei einer Kathodenstrahröhre,
bestehend aus den separat hergestellten Glaskomponenten Bildschirm
und Trichter mit Hals, die über
angeformte Fügekanten
mit einem dazwischen befindlichen Dichtmittel vakuumdicht miteinander
verbunden sind, gemäß der Erfindung dadurch,
dass die Glaskomponenten Bildschirm und Trichter mit Hals der evakuierten
Kathodenstrahlröhre
ohne Verwendung einer permanenten Fügeverbindung allein durch den äußeren Luftdruck
unter plastischer Verformung des zwischen den Fügekanten eingelegten Dichtmittels
gegeneinander dichtend gepresst und durch Kraftschluß zusammen
gehalten sind.
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Überraschenderweise
hat sich gezeigt, dass der äußere Luftdruck
ausreicht, um die beiden Glasteile Schirm und Trichter mit Hals
(Konus) fest und vakuumdicht nach dem Prinzip der „Magdeburger Halbkugeln" gegeneinander zu
pressen, so dass die Verbindung von Bildschirm und Konus ohne feste, d.h.
permanente Fügenaht
zwischen diesen Glasteilen auskommt.
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Voraussetzungen dafür sind,
dass im Innern des von beiden Glasteilen gebildeten Hohlraumes ein
Vakuum angelegt wird, und dass ein plastisches Dichtungsband zwischen
die Randflächen
der beiden Glasteile eingelegt und so zusammengepresst wird, dass
es eine dauerhaft hermetisch dichtende Funktion übernimmt.
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Dieser Fertigungsschritt erfolgt
beim Bildröhrenhersteller
und zwar in der Stufe der Endmontage, in der auch bei konventionell
verlöteten
Bildröhrenteilen
die Röhre
evakuiert wird.
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Gegenstand der Erfindung sind daher
Kathodenstrahl-Röhren,
die ohne permanente Verbindung ihrer Hauptteile „Bildschirm und Konus" hergestellt und
lediglich durch den äußeren Luftdruck
zusammengehalten werden und die deshalb folgende Vorteile aufweisen:
- a) Kostenreduzierung bei der Röhrenherstellung durch
Wegfall des nach heutigem Stand der Technik üblichen und allgemein als notwendig
erachteten fügetechnischen
Prozessschrittes.
- b) Reduzierung der Genauigkeitsanforderungen an die Kanten der
Glasteile „Schirm" und „Konus" gegenüber der
klassischen Methode des Verbindens über ein Glaslot, insofern,
weil diese nicht mehr geschliffen werden müssen, sondern wie gepresst
unmittelbar verwendet werden können, mit
der Folge eines weiteren Kostensenkungspotenziales bei der Glasteileherstellung.
Es hat sich gezeigt, dass die Heißglas-Preßvorgänge bzw. die dadurch realisierten
Toleranzen der Pressglasteile ausreichend sind, um die entsprechenden
Spezifikationen der fertigen Bildöhre zu gewährleisten, wobei das plastisch
verformbare Band die Abdichtung der lediglich gepressten Kanten
gegeneinander gewährleistet.
- c) Reduzierung der für
die Bildröhrenherstellung notwendigen
Prozeß-Temperatur,
da der Prozessschritt entfällt,
der üblicherweise
zum temporären
Erhitzen und Aufschmelzen des herkömmlicherweise in der Fügenaht verwendeten Glaslotes
notwendig ist, mit weiteren günstigen
Konsequenzen für
die in der Bildröhre
einsetzbaren Materialien und Baugruppen.
- d) Sehr einfache Möglichkeit,
erfindungsgemäß gefertigte
Bildröhren
im Recycling-Falle in ihre Hauptbestandteile zu zerlegen.
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Vorzugsweise ist gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung das Dichtmittel ein flach ausgebildetes
Dichtband, dessen Kontur dem Querschnitt der Nahtstelle entspricht.
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Dadurch kann die Dichtnaht sehr schmal
gehalten werden ohne Verlust an Wirksamkeit.
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Vorzugsweise besteht das verformbare Dichtband
aus einem Silikonwerkstoff. Derartige Silikonwerkstoffe haben sich
auf vielen Gebieten als ausgezeichnete Dichtmittel bewährt. Um
eine passgenaue Verbindung zwischen Bildschirm und Konus zu gewährleisten,
sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Querschnitt
der Fügekanten
der beiden Glasteile Bildschirm und Konus nach dem Nut-Feder-Prinzip geformt
ist. Dieses Prinzip gewährleistet
eine exakte Positionierung der beiden zu verbindenden Glasteile
zueinander.
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Damit die Kathodenstrahlröhre zwecks
Recycling bzw. Wiederverwertung einzelner Baugruppen sehr einfach
in ihre Einzelteile zerlegt werden kann, ist am Konus der Kathodenstrahlröhre eine
Belüftungsöffnung vorgesehen,
so dass die entsorgte Kathodenstrahlröhre leicht mit Umgebungsluft
geflutet werden kann. Auf diese Weise zerfällt sie quasi von selbst in
ihre Einzelteile bzw. kann mit sehr geringem Aufwand in ihre Einzelteile
zerlegt werden.
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Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
wird die Erfindung näher
erläutert.
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Es zeigen:
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1 in
einer schematischen Längsschnitt-Darstellung
den Grundaufbau einer Kathodenstrahlröhre mit einem plastisch verformbaren Dichtmittel
zwischen Bildschirm und Trichter,
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2 in
einer Ausschnitt-Darstellung aus 1 im
Dichtbereich die Anordnung eines Dichtbandes zwischen den flachen
Fügekanten
von Bildschirm und Trichter, und
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3 in
einer Ausschnitt-Darstellung entsprechend 2 die Anordnung eines Dichtbandes zwischen
nach dem Nut/Feder-Prinzip ausgeformten Fügekanten von Bildschirm und
Trichter.
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Die 1 zeigt
in einer schematischen Längsschnitt-Darstellung
den Grundaufbau einer Kathodenstrahlröhre, bestehend aus den separat,
typischerweise durch Pressen, hergestellten Glaskomponenten Bildschirm 1 und
Trichter 2 mit angelötetem Hals 3.
Bildschirm 1 und Trichter 2 sind über beim Pressen
angeformte Fügekanten
vakuumdicht miteinander verbunden.
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Gemäß dem Stand der Technik erfolgt
diese Verbindung über
eine Glaslot-Verbindung mit als Nachteil empfundenen, eingangs geschilderten
Konsequenzen.
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Gemäß der Erfindung erfolgt diese
Verbindung auf einfache Weise dadurch, dass zwischen den Fügekanten
ein plastisch verformbares Dichtmittel 4 eingelegt ist,
und die beiden Glaskomponenten Bildschirm 1 und Konus 2, 3 der
evakuierten Kathodenstrahlröhre
ohne Verwendung einer permanenten Fügeverbindung allein durch den äußeren Luftdruck gegeneinander
dichtend gepresst und durch Kraftschluß zusammengehalten sind.
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Wie aus 2, die eine Ausschnittvergrößerung aus 1 im Dichtbereich zeigt,
hervorgeht, ist beispielsweise das Dichtmittel 4 ein flach
ausgebildetes, umlaufendes Dichtband, dessen Kontur dem Querschnitt
der Nahtstelle im Fügebereich
entspricht, wobei das verformbare Dichtband 4 typischerweise
aus einem Silikonwerkstoff besteht.
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Um eine exakte Positionierung des
Bildschirmes 1 relativ zum Konus 2, 3 zu
erzielen, ist, wie die Ausschnittvergrößerung nach 3 zeigt, der Querschnitt der Fügekanten
der beiden Glasteile Bildschirm 1 und Konus 2,3 nach
dem Nut-Feder-Prinzip geformt, d.h. die Fügekante des Bildschirmes 1 weist eine
umlaufende, wulstartige Feder 1a und die Fügekante
des Trichters 2 eine abgesenkte Nut 2a auf. Sowohl
die Feder 1a als auch die Nut 2a werden auf einfache
Weise beim Pressen des jeweiligen Glasteiles durch entsprechende
Ausbildungen in der Pressform ausgeformt.
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Die in 2 dargestellte
Nut-/Feder-Ausbildung ist nur als Ausführungsbeispiel zu verstehen. Anstelle
einer abgerundeten Ausformung können auch
eckige Ausformungen ausgebildet werden. Auch ist es denkbar, ein
Nut-/Feder-Paar nebeneinander auszuformen.
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Das Dichtband 4 muß auch nicht
zwingend, wie in 2 dargestellt,
parallel zu den Fügekanten, diese
vollständig
bedeckend, liegen. Das Dichtband kann auch senkrecht zu den Fügekanten,
aufgenommen in entsprechenden, vorzugsweise mittigen Ausnehmungen
der beiden Fügekanten,
angeordnet sein.
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Um die zusammengesetzte Bildröhre auf einfache
Weise zerlegen zu können,
ist zweckmäßig am Konus
der Bildröhre
eine Belüftungsöffnung vorgesehen
(nicht dargestellt).