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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft insbesondere eine Kathodenstrahlröhre mit einer verbesserten Implosionsschutzeinrichtung in Form eines Doppelspannbandes.
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Beispiele für einen derartigen Implosionsschutz in Form eines Doppelspannbandes sind in den US-Patentschrift 38 90 464 beschrieben. Dieses bekannte Doppelspannband umfaßt ein Kunststoff- oder Stoffband, welches die Frontplatte umgibt, ein erstes gespanntes Stahlband über dem die Frontplatte umgebenden Stoffband sowie ein zweites gespanntes Stahlband über dem die Frontplatte umgebenden ersten Stahlband. Die Stahlbänder sind gewöhnlich mit einer Zink- oder einer Zink-Epoxydharz-Beschichtung versehen. Der bekannte Implosionsschutz mit Doppelspannbändern gibt zwar dem Betrachter der Bildröhre das geforderte Maß an Sicherheit, dessen Herstellung ist jedoch umständlich und teuer.
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Aus der US-PS 35 97 537 ist es bekannt, zwischen Röhre und Spannband eine reibungsmindernde Schicht, beispielsweise aus Tetrafluoräthylen, Venyl oder ähnlichem Material vorzusehen, andererseits ist es aus der US-PS 28 74 017 bekannt, zwischen Spannband und Röhre ein polsterndes Material zur Verhinderung von Kratzern in Glas anzuordnen. Weiterhin ist es aus der US-PS 36 47 960 bekannt, als Implosionsschutz um den Außenrand der Bildröhre einen mit einem Urethanisolator und darüberliegender Epoxidharzschicht ummantelten Leiter in mehreren Windungen unter Spannung herumzuwickeln und durch anschließendes Aushärten des Epoxydharzes dieser Wicklung festzulegen. Aus der britischen Patentschrift 11 72 342 ist es schließlich bekannt, zur Verringerung der Reibung zwischen Spannband und einem am Röhrenkolben befestigten Metallrahmen an den Umlenkecken Bienenwachs als Gleitmittel zu verwenden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kathodenstrahlröhre mit einem einfachen Implosionsschutz zu schaffen, die eine einfachere und schnellere Montage ermöglicht, ohne daß dadurch die Sicherheit des Implosionsschutzes beeinträchtigt wird.
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Diese Aufgabe wird bei einer Kathodenstrahlröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst, während spezielle Ausgestaltungen der Erfindung in den Unteransprüchen gekennzeichnet sind.
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Die erfindungsgemäße Kathodenstrahlröhre weist als eine Doppelband-Implosionsschutzeinrichtung auf, welche ein erstes und ein zweites Stahlband umfaßt, von welchen jedes eine Beschichtung aus glattem Kunststoff aufweist und gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise mit einer schmierenden Mantelschicht darüber versehen ist. Das erste ummantelte Stahlband wird im Gegensatz zu den Verhältnissen gemäß der US-PS 38 90 464 direkt auf die Glaswand gelegt, und das zweite ummantelte Stahlband wird auf das erste Stahlband gelegt. Ein kurzes Bandstück kann an das Frontplattenteil unter dem Verschluß des ersten ummantelten Stahlbandes als Kratzschutz geklebt werden.
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Durch Verwendung der Beschichtung aus glattem Kunststoff, der aus Acryl- oder Alkyd-Polymer oder deren Mischpolymeren ausgewählt 11 anstelle der früher üblichen Beschichtungen auf den Stahlbändern wird der Zug in den Stahlbändern leichter und gleichmäßiger um das Frontplattenteil herum verteilt. Die schmierende Mantelschicht unterstützt dies zusätzlich. Die Kunststoffbeschichtungen auf den Bändern beseitigen ferner die Notwendigkeit eines umlaufenden Kunststoff- oder Stoffbandes. Somit erfordert die verbesserte Implosionsschutzeinrichtung weniger Teile, ist einfacher zusammenzubauen und niedriger in den Kosten. Nichtsdestoweniger garantiert die verbesserte Einrichtung das erforderliche Maß an Sicherheit.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 eine Vorderansicht einer neuen Kathodenstrahlröhre mit einer diese umgebenden verbesserten Implosionsschutzeinrichtung,
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Fig. 2 einen vergrößerten fragmentarischen Schnitt 2-2 aus Fig. 1 und
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Fig. 3 einen vergrößerten fragmentarischen Schnitt 3-3 aus Fig. 1.
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Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Kathodenstrahlröhre 11, welche einen evakuierten Glaskolben aufweist mit einer rechteckigen Frontplatte 13, welche mit dem großen Ende eines rechteckigen Konus 15 an den Nahtstellen 17 dicht verbunden ist, sowie einem rohrförmigen Hals 19, welcher mit dem kleinen Ende des Konus 15 dicht verbunden ist. Die Frontplatte 13 kann eine allgemein rechteckige Form aufweisen und besitzt eine spährisch gekrümmte Frontscheibe 21 und eine kontinuierlich umlaufende Seitenwand 23, welche mit der Frontscheibe 21 einstückig ausgebildet ist und sich von dieser nach hinten erstreckt. Die Frontscheibe 21 trägt an ihrer inneren Oberfläche einen Leuchtschirm 22. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Frontplatte 13 ein im Handel erhältliches Teil von rechteckiger Form mit einer Diagonale von etwa 666,7 mm.
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Die dargestellte Nahtstelle 17 ist eine Sinterverbindung, wie sie allgemein bei Farbfernseh-Bildröhren verwendet wird. Die Verbindng 17 kann jedoch auch durch eine Verschmelzung gebildet sein, wie dies gewöhnlich bei Einfarb-Bildröhren der Fall ist. Der hier beschriebene Implosionsschutz kann sowohl für Farbröhren als auch für Einfarb-Röhren verwendet werden und eignet sich insbesondere für rechteckige Röhren, obwohl er auch mit Vorteil bei runden Röhren verwendet werden kann.
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Die äußere Oberfläche der Seitenwand 23 weist als maximale äußere Abmessung die übliche Rippe 25 mit einer Höhe b auf, deren vordere Kante die Formtrennlinie ist, welche von der Form bei der Herstellung der Frontplatte 13 übrig bleibt. Die Formtrennlinie ist durch einen Pfeil M angedeutet. Im Zusammenhang mit dieser Beschreibung bedeutet "vor der Formtrennlinie" oder "vorn" auf den Betrachter zu und vom Konus 15 weg. Die Fig. 2 und 3 zeigen, daß die Seitenwand 23 längs der Seite der Frontscheibe 21 länger ist und an den Ecken der Frontscheibe 21 kürzer ist, und zwar wegen der sphärischen Krümmung der Frontscheibe 21. Daher liegt die Formtrennlinie an der Diagonalen näher an der Verbindung der Seitenwand 23 mit der Frontscheibe als längs deren Seite.
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Die hier beschriebene Implosionsschutzeinrichtung umfaßt ein erstes ummanteltes Stahlband 27, welches mit einem glatten Kunststoff beschichtet ist und direkt auf der Frontplatte 13 aufliegt, indem sie diese umgibt. Das erste ummantelte Stahlband 27 ist auf mindestens 6932 N gespannt und mit einem ersten Stahlverschluß 28 zusammengekrimpft. Die Krimpfung kann entweder nach außen oder nach innen verlaufen. Im Gegensatz zu den bekannten Doppelspannbändern ist es hier nicht notwendig, eine umlaufende Bandlage zwischen dem ersten ummantelten Stahlband 27 und der Glas-Seitenwand 23 vorzusehen. Vorzugsweise wird jedoch eine kurze Bandlänge 26 zwischen dem ersten Stahlverschluß 28 und der Glas- Seitenwand 23 vorgesehen, wenn eine nach unten gerichtete Krimpfung verwendet wird. Ein zweites ummanteltes Stahlband 29, das mit einer Beschichtung aus glattem Kunststoff versehen ist, liegt auf dem ersten ummantelten Stahlband 27 auf und umgibt das Frontplattenteil 13. Das zweite Stahlband 29 ist auf wenigstens 6932 N gespannt und mit einem zweiten Stahlverschluß 30 zusammengekrimpft. Auch dabei kann die Krimpfung entweder nach außen oder nach innen gerichtet sein. Der erste 28 und der zweite 30 Stahlverschluß befinden sich vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten der Frontplatte 13. Wie Fig. 1 zeigt, befindet sich der erste Verschluß 28 oben etwa in der Mitte und der zweite Verschluß 30 unten etwa in der Mitte. Es können jedoch auch andere Stellungen gewählt werden.
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Die Implosionsschutzeinrichtung kann auf folgende Weise an der Frontplatte 13 angebracht werden. Ein kurzes Stück eines weiteren Bandes 26 aus Kunststoff wird an die Außenseite der Seitenwand 23 etwa oben in der Mitte angeklebt. Das erste ummantelte Stahlband 27 wird lose um die Frontplatte 13 gelegt, wobei seine Enden durch einen offenen ersten Verschluß 28 hindurchgefädelt sind, welcher oberhalb des Bandes 26 angeordnet ist. Ein Spannwerkzeug wird verwendet, um das erste ummantelte Band 27 auf einen Zug mit mehr als 6932 N aufzuziehen. Unter diesem Zug wird ein Krimpfwerkzeug auf den Verschluß 28 aufgebracht, das die Enden des ersten Bandes 27 sicher aneinander befestigt. Das zweite ummantelte Stahlband 29 wird danach lose um die Frontplatte 13 herum gelegt, wobei die Bandenden lose durch einen offenen zweiten Verschluß 30 hindurchgefädelt sind, welcher sich auf der gegenüberliegenden Seite des Frontplattenteils 13 unten etwa in der Mitte befindet. Ein Spannwerkzeug wird verwendet, um das Band 29 auf einen Zug auf mehr als 6932 N zu spannen. Nach Aufbringung des Zugs auf das zweite Band 29 wird ein Krimpfwerkzeug auf den Verschluß 30 aufgebracht, welches die Enden des zweiten Stahlbandes 29 sicher aneinander befestigt.
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Während gekrimpfte Metallverschlüsse im dargestellten Ausführungsbeispiel als Einrichtungen zum sicheren Verbinden der Enden des ersten 27 bzw. zweiten 29 Stahlbandes verwendet werden, können auch irgendwelche anderen Einrichtungen zum sicheren Verbinden der Enden der einzelnen Bänder benutzt werden. Das erste und das zweite Stahlband 27 und 29 sind ohne Beschichtung etwa 19,05 mm breit und etwa 0,64 mm dick mit einer Reißfestigkeit von etwa 12 000 N, es können aber auch andere Dicken und Breiten gewählt werden. Jedes Band 27, 29 sollte eine Reißfestigkeit von wenigstens 12 000 N haben.
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Die Beschichtungen am ersten und am zweiten Stahlband 27 bzw. 29 bestehen aus einem Acryl- oder Alkyd-Polymer oder -Mischpolymer mit einer glatten Oberfläche. "Glatt" ist ein relativer Begriff und wird am besten durch Vergleiche definiert. Die erforderliche Glätte ist wesentlich größer als die Glätte der Oberflächen der Zinkund Zink-Epoxydharz-Beschichtungen. Die erforderliche Glätte entspricht wenigstens der einer gebrannten Emaillemalerei. Eine geeignete Beschichtung ist pigmentiertes warmhärtbares Alkyd- Polymer-Material, welches auf eine abriebbeständige Halb-Glasur- Oberfläche einbrennvulkanisiert wurde. Es wurde gefunden, daß durch Vorsehen derartiger Beschichtungen die Stahlbänder leichter um die Ecken der Frontplatte rutschen, wodurch ermöglicht wird, daß sich der auf die Stahlbänder aufgebrachte Zug während und nach dem Spannen schneller und gleichmäßiger verteilt als bei den bisher verwendeten Stahlbändern. Es ist erwünscht, daß die Kunststoffüberzüge eine dünne schmierende Mantelschicht, wie beispielsweise ein Wachs, besitzen, um das Rutschen des ersten und des zweiten Stahlbandes um die Frontplatte herum noch weiter zu erleichtern, wenn bei der Montage der Zug aufgebracht wird.
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Das Rutschen eines Bandes rund um die Ecken der Frontplatte zur Verteilung des Zugs im Band ist während der Montage mehrmals erforderlich. Das Band muß um die Ecken der Frontplatte herum rutschen, wenn es durch das Spannwerkzeug zusammengezogen wird. Teile des Spannwerkzeugs und des Krimpfwerkzeugs befinden sich zwischen Band und Frontplatte während der Zusammenbauschritte. Wenn die Werkzeuge entfernt werden, wird der Durchhang im Band durch den Zug in diesem aufgenommen. Hierbei muß das Band wiederum um die Ecken der Frontplatte rutschen, um die Spannung zu vergleichmäßigen. Geeignet beschichtete Stahlbänder sind im Handel erhältlich. Die Eigenschaften der Glattheit und des Rutschens der Bänder werden auf die Kräfte bezogen, welche erforderlich sind, um die anfängliche (statische) Reibung und die Gleitreibung zwischen dem ersten Band und der Glas-Seitenwand und zwischen dem ersten Band und dem zweiten Band zu überwinden. Bei einem Versuch zum Vergleich von kunststoffbeschichteten Bändern, welche mit Epoxydharz-Zink beschichtet waren, hinsichtlich der Reibung ergab sich, daß die kunststoffbeschichteten Bänder etwa 14 N benötigten, um eine anfängliche Reibung zu überwinden und etwa 6,9 N um eine Gleitreibung zu überwinden; demgegenüber erforderten die Bänder mit einer Epoxyd-Zink-Beschichtung etwa 39 N zur Überwindung einer anfänglichen Haftreibung und etwa 14 N zur Überwindung einer Gleitreibung. Bei diesem Versuch wurde ein Band von 0,49 cm Breite auf einer Oberfläche mit einer Belastung von 69 N gezogen. Allgemein erfordern die erfindungsgemäße verwendeten Bänder die Hälfte oder weniger die Kräfte, welche erforderlich sind, um die Haftreibung zu überwinden (genannt Loslösen) und die Gleitreibung zu überwinden (genannt Rutschen), wie sie bei mit einer Zink-Epoxydharz-Beschichtung versehenen Bändern erforderlich sind.
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Die Position der Stahlbänder an der Frontplatte ist ebenfalls wichtig. Typische Querschnitte der Seitenwand, gesehen durch das Zentrum der vertikalen Seite (größere Achse) und durch die Ecke (diagonale Achse) sind in den Fig. 2 bzw. 3 dargestellt. Eine Rippe 25 von der Höhe b ist derart angeordnet, daß die hintere Kante der Rippe (gekennzeichnet durch einen Pfeil B) um eine Strecke a vor der Verbindung 17 liegt. Die vordere Kante der Rippe 25 ist die erwähnte Formtrennlinie M. Die Rippe 25 ist der breiteste Teil der Frontplatte, in der Ansicht gemäß Fig. 1 gesehen. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, befinden sich die vorderen Kanten des ersten und des zweiten Stahlbandes 27 bzw. 29 um eine Distanz c vor der Formtrennlinie M. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Distanz c 6,35 mm; sie kann auch bis null zusammenschrumpfen, was bedeutet, daß die vorderen Kanten der Bänder 27, 29 gerade über der Formtrennlinie M liegen können. Es wird jedoch eine größere Spannung auf die Röhre 11 aufgebracht, wenn der Wert von c vergrößert wird; jedoch ist er begrenzt durch die Höhe der Seitenwand 23 an den Ecken der Frontplatte 13, wie Fig. 3 zeigt. Da die Frontscheibe 21 eine sphärische Gestalt hat, ist die Gesamthöhe der Seitenwand 23 an den Ecken der Frontplatte 13 kürzer als überall sonst, obwohl die Werte von a und b um die gesamte Frontplatte 13 herum konstant bleiben. Erfahrungsgemäß hat c einen Maximalwert von etwa 7,62 mm.
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Bei der hier beschriebenen Implosionsschutzeinrichtung können auch (nicht dargestellte) Montageansätze vorgesehen sein. Ein Montagesatz ist im wesentlichen ein L-förmiger Winkel-Befestigungsarm, von dem ein Schenkel an jeder Ecke zwischen dem ersten und dem zweiten Stahlband 27 bzw. 29 angeordnet ist. Der Ansatz wird durch Reibung mit den Stahlbändern 27, 29 an Ort und Stelle gehalten. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, Klebstoff zwischen den Ansätzen und den Bändern 27, 29 vorzusehen.
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Die erfindungsgemäße Implosionsschutzeinrichtung erfordert keinerlei Klebstoff oder keinerlei umlaufendes Stoff- oder Kunststoffband zwischen den Stahlbändern 27, 29 und der Glas- Seitenwand 23. Die Implosionsschutzeinrichtung wird an der Röhre 11 angebracht unter Anwendung der früher verwendeten Methoden zum Anbringen von Zugbändern an eine Röhre. Das einfache Positionieren, Spannen und Verbinden des ersten und des zweiten Stahlbandes 27, 29 an der vorgesehenen Stelle an der Seitenwand 23 der Frontplatte 13 sind alles, was erforderlich ist. Aufgrund der Beschichtungen an den Bändern 27, 29 werden diese durch das Spannwerkzeug sicherer ergriffen, und die Bänder rutschen leichter um die Ecken der Frontplatte 13 herum.