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Die Erfindung betrifft eine Implosionsschutz-Einrichtung nach
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dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
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Stand der Technik: Es wurden bisher bereits verschiedene Techniken
zur Herstellung von implosionsgeschützten Katodenstrahlröhren entwickelt. Zum Beispiel
wurden und zum Teil werden noch eine Frontplatte oder Sicherheitspaneel verwendet,
das auf die Kante des Betrachtungsteils der Frontglasschale gekittet (bonded tot
rist und zwar mittels eines optisch klaren Harzes. Obwohl sich solche Strukturen
bewährt haben, ist es derzeit allge mein erkannt, daß diese Lösung für die moderne
Bildröhrenfabrikation entschieden zu teuer ist.
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Eine andere Struktur besteht aus einer einteiligen Schale, die über
die Peripherie des evakuierten Glaskolbens geschoben und dort befestigt wird, um
erst hiernach mit Harz in den Zwischenräumen ausgefüllt zu werden und so die entgültigclsichere
Befestigung am Glaskolben sicherzustellen.
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Jedoch ist auch diese Lösung zu teuer, da sie aufwendige Präzisionsteile
verlangt und nicht ohne teuren Arbeitszeitaufwand durch geschultes Personal zum
Justieren und Handhaben auskommt.
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Eine weitere Lösung sah zwei Randbänder oder Halbschalen über einer
umlaufenden Lage von Band oder Harz vor. Ein metallband wurde unter Spannung darüber
gelegt und umgab die beiden Randbänder, wobei eine Druckkraft auf den evakuierten
Glaskolben ausgeübt wurde. So wurde die Druckkraft, die das gespannte
Metallband
verursachte, auf die größere Fläche der Randbänder gleichmäßig verteilt. Dadurch
werden lose Glasteile im Falle einer Implosion festgehalten. Es wurde jedoch festgestellt,
daß solche Schwierigkeiten wie ungenaue Kontur und mangelhafte Anlage der Randbänder
auf der Oberfläche des Glaskolbens, unerwünschtes Herausschwitzen oder -quellen
des Harzes, ungenaue Positionierung der Randbänder und des Metallbandes sowie unerwünschtes
Verbiegen oder Krümmen ("buckling") der Randbänder bei Anspannen des Metallbandes
häufig beobachtet wurden und Anlaß zu Beanstandungen und Ausschuß waren.
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SchlieBlich ist es bereits bekannt, mittels einer sogenannten T-Band-Struktur
eine implosiDnsgeschützte Katodenstrahlröhre zu erstellen. Dabei wird ein Metallband
über die Periphierie der Randzone umlaufend gespannt, wobei ein Klebemittel, Band
oder Harz, zumindest teilweise umlaufend dazwischen liegt. Das Metallband übt dabei
eine Druckkraft auf die Randzone des evekuierten Glaskolbens aus und es ergibt sich
die Eigenschaft des Implosionsschutzes. Jedoch sind die bekannten Anwendungen des
einfachen T-Bandes durch die Verfügbarkeit von Bandspannapparaten für weniger als
25,4 mm breites Metallband beschränkt. Daraus ergibt sich als Folge, daß wegen der
begrenzten, erreibhbaren Druckkraft und dem dadurch bedingten Implosionsschutz für
einen Glas kolben von Katodenstrahlröhren nur relativ kleine Größen mit maximal
nicht mehr als etwa 43 cm Bildschirmdiagonale ausgestattet werden können.
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Um nun das T-Band-Konzept auch bei größeren Bildröhren anwenden zu
können, wurde eine andere implosionsschützende Struktur, die sogenannte "double
T-band"-Struktur angewendet. Hierbei ist ein Klebemittel, Band oder Harz, auf der
Peripherie
der Randzone aufgebracht. Darauf werden nacneinander
zwei Metallbänder übereinander aufgespannt Ihre Druckkräfte summieren sich dabei
Jedoch ist auch diese Lösung teuer bezüglich Arbeitszeit und Material und/ist darüber
hinaus nicht einfach'beide Bänder einwandfrei fluchtend übereinander ausgerichtet
zu spannen und dem Ganzen ein gutes Aussehen zu verleihen Aufgabe: Deshalb lag der
vorliegenden Erfindung die Aufgahe zugrunde, eine Lösung zu finden, die die genannten
Mängel der bisher bekannten Ausführungen vermeidet und bei kostengünstigem Aufwand
an Arbeitszeit und Material auch für größere Bildröhren einen ausreichenden und
den Testvcrs chriften entsprechenden bzw diese überbietenden lmplosicnsschutz durch
eine entsprechende Einrichtung erstellt Diese Aufgabe wird für den angegebenen Oberbegriff
des Hauptanspruchs nach seinem Kennzechen gelöst Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen
sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen Vorteile der Erfindung:
Auf dem Umfang der Randzone der Frontglasschale einer Katodenstrahlröhre ist ein
haftendes Band (adhesive tape) angebracht.
Darüber ist ein umlaufendes
Metallband von mindestens 2>54 cm Breite gespannt und übt eine Druckkraft auf
das darunter liegende Band und den Glaskolben aus.
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Diese Struktur als Implosionsschutz-Einrichtung besitzt eine Restspannkraft,
die als Druckkraft auf eine größere Fläche /es wirkt, als bei den bisherigen Lösungen
der Fall war. Als Folge davon ist diese Struktur speziell geeignet für Katodenstrahlröhren
als Implosionsschutz-Einrichtung für Bildschirmdiagonalen von wenigstens 48.3 cm,
die man in der einschlägigen Technik mit "19V" bezeichnet.
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Diese Struktur hat die Konfiguration eines einfachen "T-band'; die
preisgünstig bezüglich der Teile, des Zeitbedarfs für den Zusammenbau und anfallender
Arbeitslöhne ist, wenn man mit bisherigen Lösungen vergleicht. Außerdem sieht die
mit dieser Einrichtung ausgestattete Bildröhre gut aus, funktioniert zuverlässig
und ist ohne Schwierigkeiten mit guter Gleichmäßigkeit reproduzierbar. Zusätzlich
ist es von Vorteil, daß einer Anwendung mit gleichen Eigenschaften bei kleineren
Bildröhren als 48,3 cm nichts im Wege steht.
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Zeichnung: Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt in
Figur 1 eine Setenaich+
einer Katodenstra-hlröhre mit montierter lmpicsionsschutz-Einrichtungp Figur 2 eine
perspektivische Darstellung der in Figur 1 gezeigten Röhre von vorne Figur 3 einen
vergrößerten Ausschnitt der Seitenansicht der Figur 1.
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Beschreibung: Figur 1 zeigt einen implosionsgeschützte Katodenstrahlröhre
mit einem evakuierten Glaskolben 5 Dieser besteht aus einem Halsteil 7, der den
angedeuteten Elektronen-Kanonenaufbau 9 enthält und an den sich der Trichterteil
11 anschließt Eine Frontglasschale 13 besteht aus dem Betrachtungsteil 15 und der
etwa achsparallel verlaufenden Randzone 17. Frontglasschale 13 und Trichterteil
11 werden bei der Fabrikation miteinander durch eine Fritte verschmolzen. Auf der
Randzone 17 ist ein Klebemittel in Form eines Klebestreifens 19 umlaufend befestigt.
Ein flaches Metallband21 umgibt die Randzone 17, indem es auf dem Klebestreifen
19 mittig aufliegt.
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Der Klebestreifen 19 kann auch anstatt ganz umzulaufen nur auf ausgewählten
Abschnitten, wie etwa den abgerundeten Ecken vorgesehen werden.
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Dieser Klebestreifen 19 besitzt eine Schmierfähigkeitw wie noch erläutert
wird, sowie eine Haftung an der Glasoberfläche des Glaskolbens 5 für den Fall daß
das Vakuum plötzlich
zerstört werden sollte. Der Klebestreifen 19
kann aus einer Anzahl bekannter Materialien ausgewählt werden, wie beispielsweise
das im Handel angebotene Permacel J-lar 910 und P 64, hergestellt von der Permacel
Company of New Brunswick, N.3.
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oder Type Nr. 8411 Band von der 3M Company, St. Paul, Minnesoja.
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Wie es der Figur 2 zu entnehmen ist, umgibt ein Metallband 21 die
Randzone 17, indem es auf dem Klebestreifen 19 aufliegt.
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Die Schmierfähigkeit des Klebestreifens 19 hilft Beschädigungen durch
Vorrichtungen und Werkzeuge, die bei der Fabrikation verwendet werden, zu vermeiden,
insbesondere dann, wenn das Metallband 21 aufgezogen und gespannt wird.
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Einzelheiten der symmetrischen Auflage des Metallbandes 21 auf dem
Klebestreifen 19 sind der Figur 3 zu entnehmen. Das Metallband 21 ist aus kalt-gewalztem
Stahl hergestellt und hat eine Dicke zwischen etwa 0,64 und 0,89 mm. Wenn die Dicke
unter 0,64 liegt,neigt das Metallband dazu, eine mangelhafte Festigkeit aufzuweisen.
Eine Dicke über 0,89 hingegen ist nachteilig, weil sich dann eine schlechtere Fähigkeit
des Anschmiegens an die Form der Randzoge 17 ergibt.
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Wie allgemein bekannt ist, hängt die Implosionsschutz-Eigenschaft
von Bildröhren sowohl von dem auf den Glaskolben ausgeübten Druck wie auch von der
Fläche auf die der Druck aus-/ab.
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geübt wird, Mit anderen Worten hängt diese Eigenschaft davon ab, welche
Zugspannung das umlaufende Metallband in eine Druckkraft verwandeln kann und auf
welcher Fläche oder Zone der Glas kolben damit beaufschlagt wird.
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Um eine Vergleichsgrundlage für diese Eigenschaft zu haben, wurden
Testvorschriften für Katodenstrahlröhren, speziell Bildröhren, von den "Underwriters
Laboratories" in USA festgelegt. Sie sind als Normvorschrift UL 1418 (standard of
performance) allgemein bekannt. Diese Vorschrift schreibt vier Prüfungen vor: 1.
Kugel - Impakt - Test; 2. Temperatur - Schock - Test; 3. Impakt - Test mit hoher
Energie; 4. Impakt - Test mit einem Projektiel.
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Mit diesen Normen werden Kriterien für eine sichere und befriedigende
Verhaltensweise festgelegt.
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Ausgehend von dem Vorstehenden wurde eine Beziehung festgelegt, die
als Richtlinie für die sichere Anwendung einer Implosionsschutz-Einrichtung mit
dem einfachen T-Bsnd dienen kann. Ein- gewisser Pegel an Implosionswiderstand oder
Implosionsschutzfaktor (JMF=implosion merit factor) hängt ab von dem Produkt aus
der Eigenspannung (T = residual tension of band) des Bandes, der Bandlänge (L) und
der Bandbreite (W): JMF = T x L x W1 wobei JMF gemessen wird nach der UL-Norm 1418.
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Ein praktisch ausgeführtes Beispiel zeigte, daß diese Norm bei einer
19V-Katodenstrahiröhre vollständig erfüllt wurde, indem das T-Band 0,81 mm dick,
30,6 mm breit und eine Eigenspannkraft von 817 kp hatte. Ein 25,4 mm breites T-Band
verlangt eine Eigenspannkraft von 1021,5 kp, hingegen ein 19 mm würde 1362 kp erforderlich
machen. Jedoch ist bereits das
25,4 mm breite T-Band an der Reißgrenze
bei 1021,5 kp angelangt. Eine Eigenspannkraft von 1363 kp ist nicht erreichbar mit
einem 19 rom breiten Metallband der passenden Dicke.
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Ein anderes praktisches Ausführungsbeispiel wurde mit einer 25V-Katodenstrahlröhre
ausgeführt, indem ein 30,6 mm breites und 0,81 mm dickes T-Band verwendet wurde.
Zur Erfüllung der Norm war in diesem Fall eine Eigenspannkraft von 11ß0 kp erforderlich.
Rechnerisch wurde festgestellt, daß für eine Metallbandbreite von 25,4 mm hier 1655,5
kp und für 19 mm sogar 1887,6 kp erforderlich wären. Mit den Mitteln der gegenwärtigen
Technologie lassen sich diese Kräfte nicht realisieren. Es hat sich vielmehr erwiesen,
daß Eigenspannkräfte zwischen 681 und 1362 kp mit Metallband einer Dicke zwischen
-0,63 und 0,89 mm und einer Breite von 25,4 mm oder breiter eingestellt und so die
Forderungen und Kriterien der Norm vollständig befriedigt werden können.