DE1496025B2

DE1496025B2 - Verfahren zum trennen zweier mittels einer sinterglasverschmel zung aneinander befestigter teile des kolbens einer kathoden strahlroehre

Info

Publication number: DE1496025B2
Application number: DE19651496025
Authority: DE
Inventors: Martin Kamp Lancaster Pa Brown (V St A)
Original assignee: Radio Corp , New York, NY (V St A )
Priority date: 1964-08-13
Filing date: 1965-08-12
Publication date: 1971-09-02
Also published as: GB1116073A; DE1496025A1; US3390033A; NL142014B; NL6510536A; SE308011B; BE668127A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen zweier mittels einer Sinterglasverschmelzung aneinander befestigter Teile des Kolbens einer Kathodenstrahlröhre unter Erwärmung und Abkühlung der Kolbenwand im Verschmelzungsbereich der voneinander zu trennenden Kolbenteile.

Bei vielen Kathodenstrahlröhren, insbesondere Fernsehbildröhren, enthält der Kolben einen flachen schalenartigen Vorderteil mit einer Stirnplatte und einen anschließenden kegelstumpfförmigen Teil, die miteinander durch eine Sinterglasverschmelzung verbunden sind. Der Kolben einer großen Kathodenstrahlröhre stellt ein verhältnismäßig teures Bauteil dar, und es ist daher erwünscht, die beiden Teile des Kolbens einer fehlerhaften Röhre ohne Beschädigung voneinander trennen zu können, so daß sie für eine neue oder regenerierte Röhre verwendet werden können.

Es ist zu diesem Zweck bekannt, das Kolbenvorderteil oder das kegelstumpfförmige Teil des Kolbens so zu erhitzen, daß es sich gegenüber dem jeweils anderen Teil ausdehnt und an der Sinterglasverschmelzung eine Schubspannung auftritt, die schließlich zum Bruch der Verschmelzung führt. Da der Bruch jedoch häufig im Glas anstatt in der Sinterglasverschmelzung auftritt, ist dieses Verfahren wegen des hohen Ausschusses in der Praxis nicht brauchbar.

Es ist fernor aus der deutschen Patentschrift 1 115 891 bekannt, eine aus entglastem Glas bestehende Verbindung der beiden Teile des Kolbens einer Kathodenstrahlröhre auf eine Temperatur oberhalb der Verbindungstemperatur, jedoch unterhalb der Schmelztemperatur des entglasten Glasverbindungsmaterials zu erwärmen und dadurch zu schwächen und durch Zugkräfte, z. B. durch Einführen eines Druckmittels in die Röhre, in die Verbindungszone einen Bruch zu erzeugen. Auch dieses Verfahren bringt viel Ausschuß mit sich, da die an einer Stelle beginnende plötzliche Trennung häufig zu unkontrollierten Brüchen führt.

Weiterhin ist es aus der deutschen Patentschrift 1 081 622 bekannt, an der Außenseite der Röhre längs der Verbindungsstelle eine Kerbe chemisch einzuätzen und die so vorbereitete Trennstelle durch Erzeugen entsprechender Kräfte, z. B. durch plötzliches Kühlen oder Erwärmen zu trennen. Auch dieses Verfahren führt häufig zu Beschädigungen der zu erhaltenden Glasteile, insbesondere bei Röhren mit rechteckförmiger Stirnplatte, außerdem werden sehr aggressive und gesundheitsschädliche chemische Substanzen benötigt, was kostspielige Schutzmaßnahmen erforderlich macht.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem eine schonende und kontrollierte Bearbeitung der zu trennenden Teile gewährleistet ist und wenig Ausschuß auftritt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Innen- oder die Außenseite des Verschmelzungsbereichs mehrmals abwechselnd auf eine über der- jeweiligen Temperatur der gegenüberliegenden Kolbenwandseite liegende Temperatur erhitzt und auf eine unter der jeweiligen Temperatur der gegenüberliegenden Kolbenwandseite liegenden Temperatur abgekühlt wird.

Durch diese Maßnahme wird in der Praxis eine Art von Ermüdungsbruch erzeugt, der auf das Verschmelzungsmaterial begrenzt bleibt, so daß eine Beschädigung der zu trennenden Kolbenteile nicht eintritt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Sinterglasverschmelzung in an sich bekannter Weise mittels einer Säure geätzt, um den überstehenden Rand der Verschmelzungsstelle zu entfernen.

Die Trennung kann dadurch gefördert werden, daß man in an sich bekannter Weise Luft, deren Druck

ίο oberhalb des Atmosphärendrucks liegt, während der Erwärmung und Kühlung in den Kolben einführt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden Erhitzung und Kühlung durch Bespülen der Außenseite der Kolbenteile mit abwechselnd heißem und kaltem Wasser durchgeführt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der

Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 stellt einen Längsschnitt durch eine

Kathodenstrahlröhre dar, auf welche die Erfindung angewendet werden soll;

F i g. 2 und 3 sind vergrößerte Schnittdarstellungen eines Teils der Röhre nach F i g. 1 und veranschaulichen die verschiedenen Verfahrensschritte der Erfindung;

F i g. 4 veranschaulicht eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Röhre nach F i g. 1 zur Erläuterung eines weiteren Verfahrensschrittes;

F i g. 5 zeigt die Temperaturunterschiede, welche bei dem an Hand der F i g. 4 erläuterten Verfahren auftreten.

In F i g. 1 besitzt eine im ganzen mit 10 bezeichnete Kathodenstrahlröhre eine Stirnplatte, die im ganzen mit 14 bezeichnet ist und einen kegelstumpfförmigen Teil, der im ganzen mit 16 bezeichnet ist. Die Stirnplatte 14 enthält eine tellerförmige Scheibe 18, an deren Rand sich eine niedrige Seitenwand 20 anschließt. Der im ganzen mit 16 bezeichnete Röhrenteil besteht aus einem kegelstumpfförmigen Teil 22, an welches sich der Röhrenhals 24 anschließt. Die Seitenwand 20 und die obere Öffnung des kegelstumpfförmigen Teils 22 sind mittels einer Sinterglasverschmelzung 26 miteinander verbunden.

Die Röhre 10 kann eine Schattenmaskenröhre sein

und auch einen Mosaikschirm 28 sowie eine Viellochelektrode 30 und eine Einrichtung 32 zur Erzeugung mehrerer Elektronenstrahlen enthalten.

Zur Herstellung der Sinterglasverschmelzung 26 können verschiedene Materialien verwendet werden; beispielsweise sind Zink-Blei-Borate gemäß der USA.-Patentschrift 2 889 952 in weiterem Umfang verwendet worden.

Die Verschmelzung 26 kann dadurch hergestellt werden, daß man einen Ring des Sinterglasmaterials als Suspension von pastenförmiger Konsistenz an dem Teil 16 anbringt und trocknen läßt. Die Stirnplatte 14 wird dann auf diesen Ring aufgesetzt und der Teil 16 mit der Stirnplatte 14 zusammen erhitzt, so daß diese beiden Teile miteinander verschmelzen. Die Verschmelzung 26 erhält dabei normalerweise einen etwas vorstehenden äußeren Schmelzrand 34 und einen inneren Schmelzrand 36, wie sie in F i g. 2 dargestellt sind.

Es wurde gefunden, daß die besten Ergebnisse bei der Trennung der Stirnplatte 14 vom Teil 16 dadurch erzielt werden, daß man zunächst den äußeren Schmelzrand 34 mittels einer Ätzbehandlung entfernt. Wenn ein Zink-Blei-Borat als Sintermaterial benutzt wird, ist Salpetersäure, wie in der USA.-Patentschrift

2 852 352 beschrieben, für diesen Zweck sehr ge- In F i g. 5 sind die Temperaturen in der senkrechten eignet. Achse und die Zeit in der waagrechten Achse aufge-"Wenn man eine derartige Ätzbehandlung anzu- tragen. Die Temperaturen wurden an vier Thermowenden wünscht, so kann diese wie in F i g. 2 darge- elementen abgelesen, die in F i g. 4 nicht dargestellt stellt, durchgeführt werden. Gemäß F i g. 2 wird die 5 sind, jedoch an den Stellen A, B, C und D angebracht Säure in Form eines Strahles 38 von einer Düse 40 wurden. Die Thermoelemente lagen also zum Teil auf auf den Rand 34 aufgesprüht. Am Umfang der Röhre der Außenseite und zum Teil auf der Innenseite 50 10 können eine Mehrzahl derartiger Düsen 40 ange- bzw. 51 des Röhrenteils 16 und der Stirnscheibe 14. bracht werden, um den ganzen Rand zu besprühen. Gemäß F i g. 5 wurde heißes Wasser mit einer Man kann aber auch den Rand 34 in ein Säurebad io Temperatur von etwa 52° C den Außenflächen 43 eintauchen. Die besten Ergebnisse wurden dann er- und 44 für eine Dauer von drei Minuten zugeführt, halten, wenn durch die Ätzung der Rand 34 voll- Während dieser Zeitspanne steigt die Temperatur ständig entfernt wurde mit einer möglichst geringen dieser Außenseiten gemäß den Angaben der Thermo-Unterschneidung der Schmelzstelle 26 selbst. Dies ist elemente an den Stellen A und B schnell von Zimmerin F i g. 3 dargestellt, welche erkennen läßt, daß die 15 temperatur auf annähernd 52° C, wobei dieser Tementstehende Fläche 42 der Schmelzstelle praktisch peraturanstieg nur etwa eine Minute in Anspruch eine Fortsetzung der Außenfläche 43 des Teils 16 nimmt. Gleichzeitig steigt die Temperatur an der bildet. Die praktische Erfahrung hat gezeigt, daß, Innenseite 50 des Teils 16 gemäß den Angaben des wenn die Schmelzstelle 26 erheblich unterschnitten an der Stelle C befindlichen Thermoelements langwird, d. h., wenn mehr als 20 °/o der Verschmelzung 20 samer auf etwa 50° C. Die Temperatur an der Innendurch Ätzung entfernt werden, die Röhrenteile seite 51 der Stirnscheibe steigt noch langsamer an häufig absplittern, wenn der Bruch der Schmelzstelle und erreicht nur etwa 45° C.
herbeigeführt wird. Nach dieser anfänglichen Besprühung mit heißem

Anschließend an diese Ätzung, sofern man auf den Wasser wird ein Sprühkegel 46 von kaltem Wasser

Verfahrensschritt der Ätzung nicht vollständig ver- 25 (21° C).aus den Düsen 48 auf die Außenflächen 43

ziehten will, wird eine thermische Behandlung der und 44 für die Dauer von etwa drei Minuten gelenkt.

Stirnplatte 14 und des Röhrenteils 16 beispielsweise Während dieser Zeit nimmt die Temperatur der

gemäß F i g. 4 und 5 vorgenommen. Stirnscheibe und des Teils 16 der Röhre gemäß

Um die Schmelzstelle 26 zum Brechen zu bringen, F i g. 5 wieder ab. Sodann wird mit einem neuen wird sowohl die Außenfläche 43 des Teils 16 wie die 30 Strahl von heißem Wasser eine neue Erhitzung vorAußenfläche 44 der Stirnplatte 14 in der Umgebung genommen.

der Schmelzstelle 26 erhitzt, und zwar beispielsweise Bei einer Behandlung einer rechteckigen Schattendurch heißes Wasser. Dieses Wasser kann aus einer maskenröhre von 25 Zoll nach dem in Fig. 5 geDüse 48 in Form eines Sprühkegels 46 zugeführt schilderten Verfahren tritt ein Bruch der Schmelzwerden und fließt dann über die Fläche 43 und die 35 stelle 26 gewöhnlich nach etwa 6V2 Minuten auf. GeFläche 44 ab, wie in Fig. 4 bei 49 dargestellt. Man maß Fig. 5 sind nach insgesamt 6V2Minuten die kann beispielsweise sechs Düsen 48 am Umfang des Außenflächen 43 und 44 auf einer erheblich höheren Kolbens 10 vorsehen. Wenn die Außenfläche 43 und Temperatur als die Innenflächen 50 und 51. Eine 44 gemäß F i g. 4 erhitzt werden, dehnt sich die solche Temperaturdifferenz ruft den Bruch der Stirnscheibe 14 und der Teil 16 längs der Außen- 40 Schmelzstelle hervor, und zwar nicht durch eine in flächen 43 und 44 aus, so daß die Verschmelzungs- dem Sinterglas hervorgerufene Schubbeanspruchung, stelle 26 einer Biegungsbeanspruchung unterworfen sondern vielmehr durch eine mit einer Ermüdung des wird. Je nach dem besonderen Aufbau der Ver- Materials verbundene Zugbeanspruchung.
Schmelzungsstelle 26 kann diese bereits bei der ge- Für eine gegebene Kolbenform, eine gegebene Beschilderten ersten mechanischen Beanspruchung 45 schaffenheit der Schmelzstelle und eine bestimmte Zubrechen. Es wurde jedoch beobachtet, daß eine Be- sammensetzung des Sinterglases können die Temperaschädigung der voneinander zu trennenden Teile türen und die Behandlungszeiten der Zuführung von weniger häufig auftritt, wenn die erste Erhitzung Wärme und Kühlung so eingeregelt werden, daß man nicht so weit getrieben wird, daß die Schmelzstelle einen Bruch nach einem, zwei, drei oder mehr Zyklen bricht. Es ist vielmehr vorzuziehen, eine wiederholte 50 der thermischen Behandlung erzielt. Der in F i g. 5 Wärmebehandlung mit dazwischenliegender Abküh- dargestellte Dreier-Zyklus hat sich für eine Röhre mit lung zur Erreichung eines Bruches der Schmelz- einem rechteckigen Schirm von 25 Zoll bewährt. Eine stelle durchzuführen. Bei diesem letzteren Verfahren Durchführung des Verfahrens mittels eines Zweierwerden die voneinander zu trennenden Teile weniger Zyklus kann für andere Röhrenformen zu bevorzuhäufig beschädigt. 55 gen sein. Im allgemeinen kann man sagen, daß bei

Die zwischen den Erhitzungsvorgängen anzuwen- höheren Erhitzungstemperaturen und tieferen Ab-

dende Kühlung kann in gleichartiger Weise wie die kühlungstemperaturen weniger Zyklen zur Erzielung

Erhitzung durch Aufsprühen von Wasser aus den des Bruchs erforderlich sind und bei geringeren Tem-

Düsen 48 durchgeführt werden. Eine derartige Küh- peraturdifferenzen mehr Zyklen benötigt werden, je-

lung der Außenflächen 43 und 44 ruft eine Biegungs- 60 doch die Gefahr der Beschädigung der zu trennen-

beanspruchung der Schmelzstelle 26 hervor, welche den Röhrenteile geringer ist.

das umgekehrte Vorzeichen hat wie die vorher Man kann auch an Stelle der Außenseiten 43 und

geschilderte Erhitzung. Die abwechselnde Erhitzung 44 die Innenseiten 50 und 51 abwechselnd heizen

und Kühlung wird fortgesetzt, bis die Schmelzstelle und kühlen. Ferner kann man natürlich auch sowohl

26 bricht. 65 die Außenseiten wie die Innenseiten heizen und

F i g. 5 veranschaulicht das beschriebene Ver- kühlen.

fahren, welches sich zur Zerlegung einer Röhre mit Statt der im vorstehenden geschilderten und vor-

einem rechteckigen Schirm von 25 Zoll bewährt hat. zugsweise anzuwendenden Bespülung mit einer hei-

ßen und einer kalten Flüssigkeit, wobei diese Flüssigkeit dann über den Teil 16 und die Stirnplatte 14 außen abschließt, kann man auch lediglich die Stirnplatte 14 bespülen und die Flüssigkeit dann über die Außenseite 44 und die Außenseite 43 abfließen lassen. Ferner kann man auch sowohl den Teil 16 wie die Stimplatte 14 von außen bespülen.

Außerdem kann eine Wärmebehandlung auch noch auf einem anderen Wege durchgeführt werden. Beispielsweise kann man heiße und kalte Gase, beispielsweise Luft auf die Stirnscheibe und den Teil 16 lenken. Ferner kann man auch die an die Schmelzstelle 26 angrenzenden Teile der Röhre einem heißen und kalten Bade aussetzen.

Alle diese und andere Behandlungsverfahren sind anwendbar, sofern sie die gewünschte Temperaturdifferenz zwischen der Außenfläche 43 und 44 und der Innenfläche 50 und 51 hervorrufen, welche zum Bruch der Schmelzstelle führt. Es wurde.jedoch festgestellt, daß die besten Ergebnisse mit dem geringsten Zeitaufwand dann erzielt wurden, wenn die Stirnscheibe 14 während der Wärmebehandlung nicht unmittelbar geheizt wird. Wenn beispielsweise eine Heizung mittels eines Wasserstrahls benutzt wird, wird die Röhre 10 so angeordnet, und der Wasserstrahl so gelenkt, daß möglichst wenig Wasser über die Stirnplatte fließt.

Die Auswahl geeigneter Mittel zur Durchführung der Wärmebehandlung hängt zum großen Teil von der Art der Kathodenstrahlröhre ab und von dem Zustand der Elektroden innerhalb dieser Röhre. Wenn beispielsweise bei einer Schattenmaskenröhre innerhalb derselben noch eine gute Schattenmaske 30 vorhanden ist, so ist es unzweckmäßig in die Röhre ein heizendes Medium, also beispielsweise heißes Wasser, einzuführen, da dieses die Maskenelektrode korrodieren würde. In einem derartigen Fall ist es vielmehr zweckmäßig, die Wärmebehandlung nur an den Außenflächen 43 und 44 vorzunehmen oder ein nichtkorrodierendes Heizmedium, beispielsweise trockene Luft zur Aufheizung der Innenflächen 50 und 51 zu verwenden.

Zur Zerlegung von Röhren nach dem oben beschriebenen Verfahren kann man auch noch einen zusätzlichen Verfahrensschritt der Erzeugung eines geringen Überdrucks im Inneren der Röhre verwenden. Wie in Fig. 4 dargestellt, kann man den Hals der Röhre 10 mittels eines Stopfens 52 verschließen und in die Röhre Druckluft einleiten. Ein Druck von etwa 80 g je cm² oder weniger über dem außerhalb der Röhre herrschenden Druck ist gut geeignet. Ein solcher Druck kann beispielsweise, während der ganzen Wärmebehandlung oder nur .während eines beliebigen Teils der Wärmebehandlung zugeführt werden. Beispielsweise kann man den Druck nur während der

ίο letzten Erhitzung vor dem Eintreten des Bruches zu-r führen. Ein geringer innerer Überdruck der Röhre unterstützt die gewünschte Trennung der Röhrenteile voneinander, dient ferner zur Anzeige des Eintretens des Bruches und verhindert ferner das Eindringen von Wasser in den Röhrenkolben und somit eine Korrosion der Maskenelektrode 30. . .., ",,'.

Claims

Patentansprüche: ■ , ; ■·.

1. Verfahren zum Trennen zweier mittels einer Sinterglasverschmelzung aneinander befestigter Teile des Kolbens einer Kathodenstrahlröhre unter Erwärmung und Abkühlung der Kolbenwand im Verschmelzungsbereich der voneinander zu trennenden Kolbenteile, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- oder die Außenseite des Verschmelzungsbereichs mehrmals abwechselnd auf eine über der jeweiligen Temperatur der gegenüberliegenden Kolbenwandseite liegende Temperatur erhitzt und auf eine unter der jeweiligen Temperatur der gegenüberliegenden Kolbenwandseite liegende Temperatur abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Wärmebehandlung ein überstehender Rand der Sinterglasverschmelzung mittels einer Säure abgeätzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Erwärmung und Abkühlung Luft mit einem über dem Atmosphärendruck liegenden Druck in den Kolben eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,' daß die Erhitzung und Kühlung durch Bespülen der Außenseiten der Kolbenteile mit abwechselnd heißem und kaltem Wasser durchgeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen