DE4209312C2 - Kathodenstrahlröhre mit einem Schrumpfsitz-Implosionsschutzband mit Spannungsbegrenzungsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Kathodenstrahlröhren mit Implosionsschutzbändern, insbesondere solche Bildröhren, die warm aufgezogene Implosionsschutzbänder mit eingeformten Spannungsbegrenzungsmitteln aufweisen.

Eine Kathodenstrahlröhre ist auf einen sehr niedrigen inneren Druck evakuiert und dementsprechend der Möglichkeit der Implosion aufgrund der Belastungen unterworfen, die vom atmosphärischen Druck hervorgerufen werden, der an der gesamten Oberfläche der Röhre angreift. Das in dieser Art angesprochene Problem hat zur Ausstattung der Kathodenstrahlröhre mit einem Implosionsschutzband geführt. Ein derartiges Band wird verwendet, um an der Seitenwand der Schirmträgerplatte der Kathodenstrahlröhre zum Umverteilen einiger dieser Kräfte eine Druckkraft anzulegen. Die Umverteilung der Kräfte verringert die Wahrscheinlichkeit einer Implosion der Röhre aufgrund einer auf ein Minimum reduzierten Spannung in den Ecken der Wand. Ein Implosionsschutzband ist auch vorteilhaft, weil es die Stoßfestigkeit der Bildröhre erhöht. Zusammengepreßtes Glas ist stabiler als unter Spannung stehendes Glas und das Band bewirkt in den Wandflächen, die andererseits unter Spannung stehen würden, Kompression. Die umverteilten Belastungen führen zusätzlich dazu, daß im Fall einer Implosion das implodierende Glas zur Rückwand des Gehäuses gerichtet wird, in dem die Röhre montiert ist, wodurch die Möglichkeit wesentlich verringert wird, daß in der Umgebung der implodierenden Bildröhre jemand verletzt wird.

Ein Implosionsschutzband der Schrumpfsitzart wird typischer Weise durch Formung eines Streifens zu einem Rahmen hergestellt, der die gleiche Gestalt aufweist, wie sie für die Schirmträgerplattenwand vorgesehen ist, und durch Verbinden der zwei Enden des Streifens an einer Seite des Bandes. In einigen Fällen wird das Band zum Formen des Rahmens durch Verbinden zweier identischer Streifen an zwei Seiten hergestellt. Beiden Arten von Bändern ist gemeinsam, daß der Umfang der Rahmens geringfügig kleiner als der Umfang der Schirmträgerplatte ist. Der Rahmen wird auf annähernd 300° bis 500°C erwärmt und der Ausdehnungskoeffizient des Materials führt dazu, den Rahmen auf eine Größe auszudehnen, die es ermöglicht, den Rahmen um die Seiten der Schirmträgerplatte herum überzustülpen. Sobald das Band abkühlt, schrumpft es und umgibt straff die Wand, wodurch die notwendige Implosionsschutzkompression auf die Schirmträgerplatte ausgeübt wird. Die Kompressionskraft kann durch Überschreiten der Streckgrenze des Bandmetalls genau gesteuert werden.

Die Enden der Streifen sind entweder durch Schweißen oder Sicken fest miteinander verbunden. In dem Fall, bei dem der Streifen verwendet wird, um erheblichen Druck auf die Seitenwand der Röhre auszuüben, ist es unbedingt erforderlich, daß das Verbindungsstück, das an den zwei miteinander verbundenen Enden ausgebildet ist, in der Lage ist, der Spannung, die durch das Band ausgeübt wird, in erheblichem Maße zu wiederstehen. Üblicherweise wird das Verbindungsstück ausgelegt, um einer minimalen Spannung von 5000 pounds (2268 kg) standzuhalten. Da die Spannung des Bandes direkt proportional zur Fließfestigkeit des Materials und seines Querschnittes ist, wird jede Zunahme der Fließfestigkeit des Bandmaterials, die ihre maximale Grenze überschreitet, eine Spannung auf das Verbindungsstück ausüben, die ihre Entwurfsuntergrenze übersteigt und kann dazu führen, daß die Verbindung reißt.

Aus der US-PS 3,412,600 ist eine gattungsgemäße Kathodenstrahlröhre mit einem Schrumpfsitz-Implosionsschutzband mit Spannungsbegrenzungsmitteln bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufnahmevorrichtung für ein röhrenbezogenes Halteelement zu schaffen sowie bei einem Schrumpfsitz-Implosionsschutzband die Spannungsfestigkeit einer Verbindung zu gewährleisten.

Übereinstimmend mit der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Kathodenstrahlröhre einen evakuierten Röhrenkolben, der eine mit einem Trichter verbundene Schirmträgerplatte enthält. Ein Schrumpfsitz-Implosionsschutzband aus mindestens einem Metallstreifen mit gegenüberliegend angeordneten Enden ist in einem Verbindungsstück befestigt, um einen Rahmen mit geringfügig kleineren Kaltabmessungen als der Umfang der Wand vor dem Anlegen des Bandes zu bilden. Das Band besitzt einen vorgegebenen Querschnitt mit mindestens einer darin ausgebildeten Öffnung. Das Band umspannt den Umfang der Wand, um als Ergebnis der Spannung des Bandes eine Kompressionskraft daran anzulegen. Das Band ist durch Schutzmittel verbessert, die im Band vorgesehen sind und in Verbindung mit der Öffnung die Spannung des Bandes unter die Entwurfsuntergrenze des Verbindungsstückes herabsetzen.

Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Kathodenstrahlröhre mit einem neuartigen Schrumpfsitz-Implosionsschutzband in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Frontansicht der Bildröhre und des Bandes von Fig. 1,

Fig. 3 eine typische Dehnungskurve eines Materials, aus dem das Band hergestellt werden kann,

Fig. 4 vergrößerte Ansicht eines Segmentes des neuartigen Bandes, das eine Öffnung und einen Schlitz mit einer in der Öffnung angeordneten Entmagnetisierungsspulen-Rückhalteklemme zeigt.

Gemäß Fig. 1 und 2 enthält eine Kathodenstrahlröhre 10 einen evakuierten Röhrenkolben 12 mit einer durch einen nicht dargestellten Schmelzanschluß an einem Trichter 16 befestigten Schirmträgerplatte 14. Eine ebenfalls nicht dargestellte Elektronenkanone verschließt das entgegengesetzte Ende des Trichters.

Ein warm aufziehbares, einer Implosion vorbeugendes Band 18, in der Form eines Rahmens mit geringfügig kleineren Kaltabmessungen als der Umfang der Schirmwand 14 wird über die Wand durch Erwärmung des Bandes in einem Bereich von 300° bis 500°C, um es auszudehnen, übergestülpt und dann ermöglicht abzukühlen. Die Spannung des abgekühlten Bandes 18 legt an die Wand eine Kompressionskraft an. Das Band 18 ist durch Verbinden der entgegengesetzten Enden mindestens eines Stahlstreifens zum Bilden eines Verbindungsstückes 20 zusammengefügt. In der vorliegenden Ausführung besitzt der Streifen insgesamt eine auseinandergefaltete Breite von ungefähr 3,0 inches (76,2 mm) und eine Dicke innerhalb des Bereiches von 0,042 bis 0,045 inch (1,07 bis 1,14 mm). Bei einem Inch (25,4 mm) von einer Kante 22 wurde der Streifen umgeknickt, um an der Schirmträgerseite für eine doppelte Bandmaterialdicke zu sorgen und ein Band 18 mit einer wirksamen Breite W von ungefähr 2 inches (50,8 mm) zu schaffen. Zum Beispiel durch Ausschneiden des Bandes 18 angrenzend an der gegenüberliegend sich ausbreitenden Kante 26 wird eine Vielzahl von Öffnung 24 gebildet. Jede der Öffnungen 24 besitzt eine Basis 28 in einem Abstand D von ungefähr 0,37 inch (9,5 mm) von der Kante 26. Ein schmaler Streifen des Bandmaterials überbrückt die Öffnung 24. Der Streifen ist aus der Ebene des Bandes 18 gebildet, um eine Halteklammeraufnahme 30 festzulegen. Typischerweise besitzt die Rückhalterung 30 eine Breite W₁ und ungefähr 0,184 inch (4,76 mm) und eine effektive Länge L von ungefähr 0,78 inch (19,81 mm), die geringfügig kleiner als die Länge der Basis 28 ist. Dem Band 18 ist an jeder der Ecken eine Montageklappe 32 zugeordnet. Das soweit beschriebene Band ist normalerweise üblich.

Ein Problem des in der älteren Deutschen Patentanmeldung 40 37 872.1 beschriebenen Bandes 18 besteht darin, daß Schwankungen der Fließfestigkeit oder der Dicke des Materials über die maximal zuverlässigen Werte zu einer Spannung in dem Verbindungsstück 20 führen können, die ihre Entwurfsuntergrenze von 5000 pounds überschreitet, was zu einem Reißen der Verbindung führt. Die Entwurfsuntergrenze ist die Mindestensspannung, bei der die Verbindung 20 reißen wird. Das Stahlbandmaterial besitzt eine spezifische Fließfestigkeit Y im Bereich von 37.000 bis 24.000 psi (26,0 bis 29,5 kg/mm²). Die maximale Dicke t des Materials beträgt 0,045 inch (1,14 mm). Die effektive Breite W′ des Bandes ist als Gesamtbreite von 3,00 inches (76,2 mm) ohne die Tiefe der Öffnung 24 von 0,375 inch (9,5 mm) oder zu 2,625 inches (66,7 mm) festgelegt. Die maximale Spannung der Verbindung 20 für Material mit einer Fließfestigkeit von 24.000 psi (29,5 kg/mm²) beträgt

T_max = Y × W′ × t
T_max = 42.000 psi × 2,625 in × 0,045 in
(29,5 kg/mm² × 66,7 mm × 1,14 mm)
T_max = 4.961,25 pounds (2243 kg).

Die Spannung der Verbindung 20 liegt unter der Entwurfsuntergrenze, so daß die Verbindung halten wird. Tests nach der Formung und Montage haben jedoch gezeigt, daß der Stahlstreifen eine Fließfestigkeit in einer Höhe von 47.000 psi (33,0 kg/mm²) aufweist. Die resultierende Spannung an der Verbindung 20 für dieses Material beträgt

T₁ = 47.000 psi × 2,625 in × 0,045 in
(33,0 kg/mm² × 66,7 mm × 1,14 mm)
T₁ = 5551,88 pounds (2509 kg).

Dieser letztere Wert der Spannung kann zum Reißen der Verbindung 20 führen.

Um einem Reißen der Verbindung 20 vorzubeugen und gleichzeitig ausreichende Kompressionskraft an der Wand 18 vorzusehen, sind die zwei Öffnungen 24, die an jeder der Klappen 32 an den Ecken des Bandes 18 angrenzen, verändert, um einen Schlitz 34 aufzunehmen, der mit den Öffnungen 24 in Verbindung steht. Jeder der Schlitze 24 besitzt eine Schlitzbasis 36 mit einer Länge l von ungefähr 0,25 inch (6,35 mm) und eine Tiefe d von annähernd 0,30 inch (7,62 mm). Die Tiefe d des Schlitzes 34 erhöht in Verbindung mit der Tiefe D der Öffnung 24 die effektive Gesamttiefe auf ungefähr 0,675 (17,1 mm), wodurch die effektive ungeknickte Bandbreite auf 2,325 inch (59,1 mm) verringert wird. Die resultierende Kraft an der Verbindung 20 für Stahlstreifen mit einer Dicke von 0,45 inch (1,14 mm) und einer maximalen Fließfestigkeit von 47.000 psi (33,0 kg/mm²) beträgt dann

T₂ = 47.000 psi × 2,325 in × 0,045 in
(33,0 kg/mm² × 59,1 mm × 1,14 mm)
T₂ = 4917,38 pounds (2223 kg).

Auf die Weise wird sogar in der ungünstigen Fallsituation bei einer maximalen Materialdicke von 0,045 inch (1,14 mm) und einer Fließfestigkeit von 47.000 psi (33,0 kg/mm²) die Spannung an der Verbindung 20 nicht die Entwurfsuntergrenze von 5000 pounds (2268 kg) überschreiten.

Vor dem Aufziehen des Bandes 18 auf die Röhre 10 wird das Band etwas die Elektrizitätsgrenze des Metalls überschreitend gedehnt, wodurch das Band veranlaßt wird nachzugeben und eine bekannte, vorhersehbare Spannung an die Röhre anzulegen. Dies geht offensichtlich aus Fig. 3 hervor, die zeigt, daß die Spannung nach einer etwa 5%igen Streckung im wesentlichen konstant bleibt.

Ein Segment des neuartigen Bandes 18 ist in Fig. 4 dargestellt. Innerhalb der Öffnung 24 im Band 18 ist ein Klipp 38 angeordnet. Der Klipp 38 nimmt die Halteklammeraufnahme 30 auf und positioniert in nicht dargestellter Weise eine Entmagnetisierungsspule 40 genau zur Bildröhre. Der Schlitz 34 ist weder an der Positionierung noch an der Rückhaltung des Klipps 38 beteiligt. Durch Vereinigung des Schlitzes 34 mit der Öffnung 24 in jeder der acht ecknahen Stellen wird eine Einsparung durch Formung beider Öffnungen und des Schlitzes in einem einzigen Arbeitsgang erreicht. Da die Spannung des Bandes 18 nahe der Ecken größer ist als anderswo, wird zusätzlich der größte Schutz für die Verbindung 20 durch Anordnung der Schlitze innerhalb der acht ecknahen Öffnungen 24 erreicht, so daß die Spannung im wesentlichen gleichmäßig auf jede der vier Ecken des Bandes verteilt wird.

Claims (2)

1. Kathodenstrahlröhre einschließlich eines evakuierten Röhrenkolbens mit einer mit einem Trichter verbundenen Schirmträgerplatte und einem Schrumpfsitz-Implosionsschutzband aus mindestens einem Metallstreifen, dessen gegenüberliegende Enden in einem Verbindungsstück miteinander befestigt sind, wobei das Band zu einem Rahmen geformt ist, dessen Kaltabmessungen vor dem Aufbringen des Bandes geringfügig kleiner als der Umfang der Schirmträgerwand sind, wobei das Band einen gegebenen Abschnitt mit mindestens einer eingeformten Öffnung aufweist und das Band um den Umfang der Wand gespannt wird, um daran eine Kompressionskraft als eine Folge der Spannung des Bandes anzulegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (24) begrenzt wird durch eine Halteklammeraufnahme (30) für ein röhrenbezogenes Halteelement (38), die aus der Ebene des Bandes (18) herausgeformt und parallel zu einer Kante (26) des Bandes (18) angeordnet ist, und eine parallel zur Längserstreckung des Bandes (18) verlaufende Basis (28), und daß ein Schlitz (34) mit einem Teil der Öffnung (24) in Verbindung steht, wobei der Schlitz (34) eine Basis mit einer geringeren Abmessung als die Abmessung der Basis (28) der Öffnung (24) aufweist und der Schlitz (34) die Breite des Bandes (18) derart verringert, daß die Spannung des Bandes (18) unter die Spannungsfestigkeit des Verbindungsstückes (20) herabgesetzt wird.

2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß acht ecknahe Öffnungen (24) jeweils einen Schlitz (34) aufweisen.