DE2920930C2

DE2920930C2 -

Info

Publication number: DE2920930C2
Application number: DE2920930A
Authority: DE
Inventors: Colin Douglas Reigate Surrey Gb Overall
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-05-30
Filing date: 1979-05-23
Publication date: 1987-07-30
Also published as: NL7904115A; CA1135777A; US4268712A; GB1598888A; FR2427681A1; FR2427681B1; JPS5514692A; JPS6121381B2; DE2920930A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronenbildröhre mit einem Kolben mit einer Glasfrontplatte, die mit einem Flansch eines metallenen Konus vakuumdicht mittels eines unter Druck verformbaren Materials verbunden ist.

Unter einem Konus ist hier ein Teil zu verstehen, das nicht ganz konisch im wahren Sinne des Wortes ist, das aber in der Technik der Elektronenbildröhren mit diesem Ausdruck bezeich net wird. Eine derartige Bildröhre kann z. B. eine Farbfernseh bildröhre sein.

Eine derartige Elektronenbildröhre ist aus der GB-PS 14 82 696 bekannt. Darin ist eine Druckverbindung zum vakuumdichten Mit einanderverbinden einer Glasfrontplatte und des Randes eines Metallkonus einer Elektronenbildröhre beschrieben. Bei dieser Druckverbindung wird ein durch Druck verformbares Metall mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 200°C bis 660°C zwischen praktisch flachen einander zugekehrten Oberflächen der Glas frontplatte und des Randes des Metallkonus angeordnet.

Die DE-OS 23 33 386 befaßt sich mit einer Druckverbindung einer flachen Glasplatte mit einem metallenen Konus einer Fernsehwiedergaberöhre mittels Aluminium oder Blei.

In der US-PS 26 02 114 sind Bandstücke mit U-förmigem Profil beschrieben, die von einem Metallband fest umspannt werden. Die Frontplatte und der Konus sind jedoch nicht mit Hilfe einer Druckverbindung verbunden, die aus einem unter Druck verformbaren Material besteht, sondern mit Hilfe der Um spannung des Metallbandes. Mit einer derartigen Verbindung ist die Ausbildung einer vakuumdichten Verbindung sehr schwierig.

Aus der DE-AS 16 39 457 ist eine Kathodenstrahlröhre bekannt, die aus einer Frontplatte mit einem sich um ihren Umfang er streckenden Flansch und aus einem Glaskonus besteht, dessen weites Ende entlang seinem Umfang mit dem Flansch der Front platte verbunden ist, wobei der Flansch von zwei Metallteilen aus U-förmig gebogenen Streifen umgeben ist. Der Querschnitt dieser U-förmigen Metallteile ist jedoch nicht U-förmig und außerdem ist der Auslegeschrift nicht zu entnehmen, daß die Druckverbindung aus einem unter Druck verformbaren Material besteht.

Aus der DE-PS 9 33 404 ist eine Kathodenstrahlröhre mit einem Metallkolben bekannt, an den ein Rand angesetzt ist, der so wohl etwa radial als auch etwa axial verlaufende Auflage flächen für einen eingeschmolzenen, aus Glas bestehenden Kolbenboden aufweist, wobei zur mechanischen Verstärkung des die Auflageflächen für den Kolbenboden bildenden Randes ein Metallband vorgesehen ist, das um den Rand gespannt ist. Auch dieser Patentschrift ist nicht zu entnehmen, daß die Druckverbindung aus einem unter Druck verformbaren Material besteht.

Die Anwendung einer Druckverbindung zum Aneinanderbefestigen einer Frontplatte und eines Konus einer Elektronenbildröhre weist eine Anzahl wichtiger Vorteile auf. Die Druckverbindung läßt sich verhältnismäßig einfach herstellen und die Tempe ratur, der die Einzelteile der Röhre während der Herstellung der Verbindung ausgesetzt werden, ist verhältnismäßig niedrig. Letzteres ist insbesondere bei Elektronenbildröhren von Bedeu tung, in denen Kanalplattenverstärkerstrukturen verwendet werden, wie bei einer in der GB-PS 14 02 547 beschriebenen Röhre. Der Konus kann dann aus einem vehrältnismäßig kurzen Preßling aus Weichstahl mit einem Umfangsflansch bestehen, an dem die Glasfrontplatte befestigt wird. Wegen der inneren Struktur des Kanalplattenverstärkers, der sich innerhalb des Konus befindet, ist es wünschenswert, die Frontplatte bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur an dem Konus zu befestigen.

Wenn jedoch eine derartige Elektronenbildröhre vakuumgepumpt wird, wird die Frontplatte unter der Einwirkung des äußeren atmosphärischen Druckes verformt. Beim Vakuumpumpen einer Bildröhre mit einer Glasfrontplatte mit einer Dicke von 6 mm und mit einer Bilddiagonale von 320 mm verschiebt sich die Mitte der Frontplatte um etwa 1 mm nach innen. Dadurch kann sich der Umfang der Frontplatte von dem Flansch des Konus ablösen und die vakuumdichte Verbindung geht verloren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Elektronenbild röhre zu schaffen, bei der die vakuumdichte Druckverbindung zwischen der Frontplatte und dem metallenen Konus der Röhre vakuumdicht bleibt, auch wenn die Röhre vakuumgepumpt wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Elektronen bildröhre eingangs erwähnter Art dadurch gelöst, daß eine Druckverbindung zwischen der Frontplatte und dem Flansch des Konus mit Hilfe mindestens zweier rings um den Umfang der Frontplatte liegender und in der Umfangsrichtung sich nahezu aneinander anschließender metallener Bandstücke mit einem im Querschnitt U-förmigen Profil aufrechterhalten wird, wobei die Bandstücke die Front platte und den Flansch derart zusammenklemmen, daß sich ein erster Schenkel des U-förmigen Profils entlang der Außenoberfläche der Frontplatte erstreckt und ein zweiter Schenkel des U-förmigen Profils der Bandstücke unter einem divergierenden Winkel zu dem ersten Schenkel den Flansch des Konus zu der Frontplatte hin drückt, und daß die Bandstücke von einem rings um sie angeordneten Metallband fest umspannt sind.

Durch die mit Hilfe der Bandstücke mit dem U-förmigen Profil erhaltene Keilwirkung werden die Frontplatte und der Flansch des Konus zueinander hin gedrückt.

Das rings um die Bandstücke liegende Metallband besteht vorzugs weise aus einem endlosen aufgeschrumpften Band oder aus einem aufgespannten Band, dessen Enden mit gegenseitiger Überlappung miteinander verschweißt oder mit Hilfe eines Spannbolzens an einander befestigt sind.

Ein derartiges endloses Schrumpfband besteht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, weil der Wärmeausdehnungskoeffizient dessel ben genügt, um das Band bei Erhitzung auf etwa 600°C um den Umfang der Frontplatte mit den rings um diese Platte liegenden Bandstücken zu schieben, während das Band nach Aufschrumpfen einen Druck auf die Bandstücke ausübt, der bei der Betriebs temperatur der fertigen Röhre ausreicht, um das zwischen Frontplatte und dem Flansch des Konus liegenden Material der Druckverbindung unter Druck zu halten.

Das durch Druck verformbare Material der Druckverbindung kann ein Metall, wie z. B. Kupfer, Silber oder Gold, oder ein verform beres Metall mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 300°C bis 700°C, wie z. B. Blei oder Aluminium, sein. Es kann zwischen der Frontplatte und dem Flansch als eine geschlossene Draht schleife oder als eine offene Drahtschleife, deren Enden an einander anliegen, angeordnet werden. Die Enden einer der artigen offenen Schleife gehen ineinander über, so daß bei der Druckverbindung eine befriedigende Abdichtung erhalten wird.

Das unter Druck verformbare Material der Druckverbindung besteht vorzugsweise aus Polyimid. Wenn das unter Druck verformbare Mate rial aus Polyimid besteht, kann der Flansch des metallenen Konus eine mit ihm ein Ganzes bildende Rippe be sitzen, die sich praktisch parallel zu dem Umfang des Flansches erstreckt.

Der Winkel, unter dem der eine Schenkel der U-förmig profi lierten Bandstücke in bezug auf den anderen Schenkel diver giert, kann z. B. etwa 10° betragen.

Es hat sich als notwendig erwiesen, mindestens zwei derartiger Bandstücke anzuwenden, damit Reibungskräfte die Bewegung dieser Bandstücke während des Aufschrumpfens oder Aufspannens des Metallbandes nicht auf unzulässige Weise beschränken. Wenn die Frontplatte rechteckig ist, werden vorzugsweise vier Band stücke mit U-förmigem Querschnitt verwendet.

Es hat sich herausgestellt, daß sogar dann, wenn sich das Schrumpfband auf einer Temperatur von 600°C befindet, während es rings um die Bandstücke angeordnet wird, die Temperatur des Teiles des Kolbens, an dem sich der Flansch befindet, einen Wert von 300°C nicht überschreitet, während innerhalb des Kolbens die Temperatur unter 250°C liegen kann. Die Tempe ratur innerhalb des Kolbens kann, wenn dies beim Aufschrumpfen des Spannbandes erforderlich ist, dadurch herabgesetzt werden, daß ein Gas, das mit den Einzelteilen der Röhre nicht reagiert, z. B. Stickstoff, in den Konus eingeleitet wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dar gestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Einzelteile einer Presse, die dazu verwendet wird, eine flache Glasfrontplatte mit dem Flansch eines metallenen Konus einer Elektronenbildröhre mit Hilfe einer Druckverbin dung zu verbinden,

Fig. 2 im Schnitt eine Seitenansicht der Elektronenbildröhre nach Fig. 1, bevor ein Druck zur Herstellung der Druckverbin dung ausgeübt wird,

Fig. 3 im Schnitt eine Seitenansicht des Gebildes nach Fig. 2, nachdem die Druckverbindung hergestellt ist,

Fig. 4 im Schnitt eine Seitenansicht des Gebildes nach Fig. 3 mit rings um den Umfang der Frontplatte angeordneten Band stücken mit U-förmigem Querschnitt, die von einem Metallband umspannt sind und

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Gebilde nach Fig. 4.

In Fig. 1 besteht der Kolben einer Farbfernsehbildröhre aus einem Konus 1 auf Weichstahl-Plattenmaterial mit einer Dicke von 1 mm und aus einer flachen gehärteten 6 mm dicken Glas frontplatte 2. Der Konus 1 enthält eine Kanalplattenverstärker struktur, ein Elektronenstrahlerzeugungssystem und andere Kathodenstrahlröhrenteile, die der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Der Konus 1 weist einen 12 mm breiten Flansch 3 auf und hat an seinem offenen Ende eine rechteckige Öffnung von 280 mm × 210 mm, wobei der Konus 1 eine Höhe von 125 mm aufweist. Die Front platte 2 weist ein (nicht dargestelltes) Muster aus Leucht stoffen auf. Ein Draht 4 aus 99,99% reinem Blei mit einem Durchmesser von 2,5 mm wird in Form einer Schleife zwichen einander gegenüberliegenden Gebieten des Flansches 3 und der Frontplatte 2 angeordnet.

Die in Fig. 1 dargestellte Presse enthält eine Grundplatte 5 mit einem elektrischen Heizelement 6, während die Frontplatte 2 auf eine Preßplatte 7 gesetzt wird, die auf der Grundplatte ruht. Eine ringförmige Preßplatte 8 ruht auf dem Flansch 3 des Konus 1 und ist durch eine ringförmige die Belastung ausgleichende Dichtung 10 von einem ringförmigen Heizelement 9 getrennt.

Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Seitenansicht des Konus 1, des Drahtes 4 und der Frontplatte 2, ehe eine Verformung des Drah tes 4 zur Herstellung einer vakuumdichten Druckverbindung statt gefunden hat.

Die vakuumdichte Verbindung wird dadurch hergestellt, daß die Frontplatte 2, der Draht 4 und der Konus 1 zunächst mit Hilfe des Heizelements 9 und des Heizelements 6 derart erhitzt werden, daß die Temperatur der Verbindungszone 290°C beträgt. Dann wird an den Flansch 3 über einen Stößel 11 eine Belastung von etwa 8 · 10³ N angelegt, wobei der Stößel über einen Be lastungsverteiler 12 auf einen Druckklotz 13 einwirkt, der von dem Heizelement 9 getragen wird. Der Bleidraht 4 wird zur Bil dung eines Abdichtungsgliedes 4 a (Fig. 3) teilweise geplättet, wobei eine vakuumdichte Verbindung zwischen der Frontplatte 2 und dem Flansch 3 und zwischen den Enden des Bleidrahtes 4 hergestellt wird. Die Heizelemente werden ausgeschaltet und die Belastung wird allmählich auf Null herabgesetzt, und zwar zu der Zeit, zu der die Temperatur der Verbindungszone auf 250°C abgenommen hat.

Das Ganze wird aus der Presse entfernt und abgekühlt. Vier metallene Bandstücke 14 gleicher Länge und mit einem U-förmigen Querschnitt werden dann rings um den Umfang der Frontplatte 2 und des Flansches 3 angeordnet, um die Frontplatte 2 an dem Flansch 3 festzuklemmen (Fig. 4 und 5), wobei kleine Spalte zwischen benachbarten Bandstücken 14 vor handen sind. Die Bandstücke 14 bestehen aus 1 mm dickem Weichstahl und weisen zwei Schenkel auf, die je 4 mm lang sind. Einer dieser Schenkel erstreckt sich entlang der äußeren Hauptoberfläche der Frontplatte 2 und der andere Schenkel di vergiert um 10° in bezug auf den ersten Schenkel und drückt den Flansch 3 zu der Frontplatte 2 hin.

Ein endloses Band 15 aus rostfreiem Stahl mit einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 1 mm wird auf 600°C erhitzt, so daß es sich genügend ausgedehnt hat, um über den Umfang der Frontplatte 2 und der darauf angeordneten Bandstücke 14 geschoben werden zu können. Das Band 15 wird rings um die Bandstücke 14 angeordnet, wird abgekühlt, schrumpft und um gibt klemmend die Bandstücke 14, die eine Keilwirkung ausüben und den Flansch 3 zu der Frontplatte 2 hin drücken, wodurch das aus Blei bestehende Abdichtungsglied 4 a unter Druck ge halten wird.

Der Konus der Röhre enthält nach innen hervorragende, mit ihm ein Ganzes bildende Buchsenteile 16 und 17, in denen vakuum dicht eine Durchführung 24 mit einem Getterzünddraht 18 und eine aus mehreren Stiften bestehende Durchführung 25 mit Kreis verbindungsmitteln 19 vorgesehen sind. Die Durchführungen 24 und 25 sind in Buchsen 20 bzw. 21 mit Hilfe von Glaskeramik körpern 22 bzw. 23 angeordnet. Die Buchsen 20 und 21 sind in den Buchsenteilen 16 bzw. 17 durch Hartlöten, Schweißen oder eine Druckverbindung befestigt. Der Konus 1 enthält auch ein nicht dargestelltes Pumprohr.

Es hat sich herausgestellt, daß eine auf die oben beschrie bene Weise hergestellte Kathodenstrahlröhre einen Druck unterschied von 3 bar aushalten kann. Die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Verbindung war be friedigend, sogar nachdem eine mit einer derartigen Verbin dung versehene Kathodenstrahlröhre 48 Stunden lang auf 260°C erhitzt worden war. Wenn eine Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung evakuiert wird, biegt sich die Frontplatte 2 durch und auch der Konusflansch 3 wird abgebogen, wodurch die Ver bindung noch stärker unter Druck gehalten wird.

Das Material der Frontplatte und das des Konus brauchen in bezug auf ihre Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht aufein ander abgestimmt zu werden, weil das unter Druck verformbare Material die Effekte eines derartigen Unterschiedes ausglei chen kann. Andere unter Druck verformbare Materialien als Blei können verwendet werden, z. B. Aluminium oder Polyimid.

Claims

1. Elektronenbildröhre mit einem Kolben mit einer Glasfrontplatte, die mit einem Flansch eines metallenen Konus vakuumdicht mittels eines unter Druck verformbaren Materials verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckverbindung zwischen der Frontplatte und dem Flansch des Konus mit Hilfe minde stens zweier rings um den Umfang der Frontplatte liegender und in der Umfangsrichtung sich nahezu aneinander anschlie ßender metallener Bandstücke mit einem im Querschnitt U-för migen Profil aufrechterhalten wird, wobei die Bandstücke die Frontplatte und den Flansch derart zusammenklemmen, daß sich ein erster Schenkel des U-förmigen Profils entlang der Außenoberfläche der Frontplatte erstreckt und ein zweiter Schenkel des U-förmigen Profils der Bandstücke unter einem divergierenden Winkel zu dem ersten Schenkel den Flansch des Konus zu der Frontplatte hin drückt, und daß die Bandstücke von einem rings um sie angeordneten Metallband fest umspannt sind.

2. Elektronenbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bandstücke umspannende Band aus rostfreiem Stahl besteht.

3. Elektronenbildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bandstücke umspannende Band endlos ist.

4. Elektronenbildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandstücke aus Weichstahl bestehen.

5. Elektronenbildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck verformbare Material aus Polyimid besteht.

6. Elektronenbildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte rechteckig ist und daß vier Bandstücke vorhanden sind, die je einen Eckpunkt der Frontplatte umschließen.