DE4435365C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Bildröhren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Bildröhren, insbesondere von Schwarzweiß-Fernseh­ bildröhren und Monochrom-Bildröhren.

Bildröhren, auch Kathodenstrahlröhren Elektronenstrahlröhren oder Braunsche Röhren genannt, gehören zu den vakuumelektroni­ schen Bauelementen. In einem evakuierten oder mit geringen Gas­ mengen gefüllten Glaskolben wird von einer geheizten Kathode ein Elektronenstrom emittiert. Durch ein elektronisches Linsensystem wird der Elektronenstrom zu einem Elektronenstrahl gebündelt, beschleunigt und zu einem Brennfleck auf dem Bildschirm der Röhre fokussiert. Die Fokussierung des Elektronenstrahls kann sowohl elektrostatisch als auch magnetisch erfolgen. Zur periodischen, zeilenweisen Führung des Elektronenstrahls über den Bildschirm dient ein Magnetfeld, das von zwei flachen Ablenkspulenpaaren erzeugt wird, die senkrecht zum Strahl und senkrecht zueinander angeordnet sind. Während der zeilenweisen Ablenkung erfolgt die Intensitätssteuerung des Elektronenstrahls entsprechend dem übertragenen Bildinhalt. Die sich ändernde Intensität des Elektronenstrahls bewirkt auf dem Bildschirm eine zugehörige Leuchtdichte. Die Leuchtstoffe für den Bildschirm­ belag sind dabei so zusammengesetzt, daß ihr Nachleuchten beim nächsten Überschreiten einer Zeile hinreichend abgeklungen ist. Eine solche Anordnung wird insbesondere bei Schwarzweiß-Fern­ sehern oder bei Monochrom-Bildröhren für Computer verwendet.

Die verwendeten Leuchtstoffe (Luminophore) absorbieren die Ener­ gie der auftreffenden Elektronenstrahlen und senden Photonen mit gleicher, meist jedoch geringerer Energie aus. Für Schwarzweiß-Fernsehbildschirme hat man noch bis vor kurzem zumeist eine Mischung aus blauleuchtendem ZnS : Ag und gelbleuchtendem ZnS/CdS : Ag (hinter der Grundsubstanz wird, durch einen Doppel­ punkt abgetrennt, das dotierte Element angegeben) benutzt, das je nach Mischungsverhältnis eine weiße Floureszenz verschiedener Tönung ergibt. Nachdem CdS in der Zwischenzeit zu den gefähr­ lichen Arbeitsstoffen zählt, ersetzt man das ZnS/CdS : Ag durch ZnS : Cu, Al. Für farbige Monochrom-Bildröhren werden häufig als blauer Leuchtstoff ZnS : Ag, als grüner Leuchtstoff ZnS : Cu, Al und als roter Leuchtstoff Y₂O₂S : Eu verwendet, doch kommen je nach gewünschter Eigenschaft eine große Zahl weiterer Leuchtstoffe in Frage.

Bisher ist die Weiterverwertung solcher Bildröhren nur bedingt möglich. Insbesondere entstehen durch das vor allem bei älteren Schwarzweiß-Bildröhren verwendete Cadmiumsulfit (CdS) wesent­ liche Probleme, da dieses wegen seiner gesundheitsgefährdenden Wirkung vor einer Weiterverwertung bzw. einer umweltverträg­ lichen Entsorgung dieser Bildröhren entfernt werden muß. Dies wird bisher durch chemische Verfahren erreicht, indem zum Ablösen der Leuchtstoffe spezielle Lösungsmittel in die geöffnete Bildröhre eingebracht werden.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist, daß das Lösungs­ mittel eine relativ lange Einwirkzeit erfordert, die Leucht­ stoffe häufig nicht vollständig entfernt werden und durch das verwendete Lösungsmittel weitere Abfallstoffe entstehen, die zusätzlich entsorgt oder aufgearbeitet werden müssen.

Aus der DE 42 34 706 C1 ist ein Verfahren zum Recycling von Bildröhren bekannt, wobei nach Belüftung der Bildröhre und Ent­ fernung des Halses mit dem Sendesystem die Bildröhre an einer oder mehreren vorbestimmten Stellen zwischen Konus und Bild­ schirm durch Wärmeeinwirkung aufgetrennt wird. Anschließend wird der Bildschirm gesäubert, die auf der Innenseite aufgetragenen Beschichtungsmaterialien werden entfernt und die erhaltenen Glasteile unterschiedlicher Zusammensetzung getrennt einem Wiederverwer­ tungsprozeß zugeführt.

Die EP 0 542 676 A1 zeigt ein Verfahren zur Entsorgung von Bild­ röhren. Zunächst werden sich außen am Glaskolben befindliche Bestandteile von der Bildröhre entfernt. Dann wird der Pump­ stutzen geöffnet, und der Kolbenhals mit dem Elektrodenteil werden abgetrennt. Anschließend wird der Glaskolben in einen Trichterteil und in einen Frontteil aufgetrennt. In einem letzten Schritt werden die am Trichterteil und am Frontteil anhaftenden Beschichtungsmaterialien separat mechanisch abge­ tragen und gesammelt.

Die US-PS 5,011,443 betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Bildschirmen, die während der Produktion als Ausschuß deklariert wurden. Dabei wird die beschichtete Innenfläche der Bildschirm­ scheibe mit Druckluft bestrahlt, welche mit einem reinigenden Schleifmaterial versetzt ist.

Aus der DE 39 11 395 C1 ist ein Verfahren zur Rückgewinnung des Leuchtstoffes und des Quecksilbers von ausgebrannten bzw. nicht funktionsfähigen Leuchtstofflampen bekannt. Zunächst werden die Enden des Gasentladungsgefäßes der Leuchtstofflampen abgetrennt. Dann werden der Leuchtstoff und das Quecksilber mit einem gas­ förmigen Medium aus dem Gasentladungsgefäß ausgeblasen. Schließ­ lich wird das ausgeblasene Gemisch gesammelt und aufgetrennt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Bildröhren zu schaffen, um auf wirtschaftliche und umweltverträgliche Weise die Leuchtstoffe vollständig von der Innenfläche des Bildschirmes zu entfernen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein Verfahren zum Reinigen von Bildröhren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Reinigen von Bildröhren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen.

Eine Bildröhre weist einen Glaskolben auf, mit dem verschiedene elektronische Einrichtungen in Beziehung stehen, um in der Bild­ röhre einen oder mehrere Elektronenstrahlen zu erzeugen, zu beschleunigen und abzulenken. Die Bildröhre besteht im wesent­ lichen aus Glas, das zur Verminderung austretender Strahlung geringe Mengen Blei und/oder Barium enthalten kann. Die Bild­ röhre hat etwa die Gestalt eines trichterförmigen Kolbens mit einer nach außen gewölbten Fläche, die den Bildschirm bildet, auf dem das Bild erzeugt wird. Die Fläche dieses Bildschirmes ist annähernd rechteckförmig und hat leicht abgerundete Ecken. Die Bildröhre verjüngt sich vom Bildschirm ausgehend trichter­ förmig nach hinten und bildet am Ende einen Bildröhrenhals aus, wobei die erwähnten elektronischen Einrichtungen, wie beispiels­ weise die Kathode, die Beschleunigungsanoden und die Ablenk­ spulen, im wesentlichen in und/oder am Bildröhrenhals vorgesehen sind.

Zum Reinigen der Bildröhre wird diese zunächst geöffnet, indem das oberste Ende des Bildröhrenhalses entfernt wird. Hierbei kann es erforderlich sein, daß bereits vor diesem Vorgang lang­ sam Luft in die Bildröhre eingelassen wird, um die durch plötz­ liche Druckveränderung beim Öffnen der Bildröhre entstehende mechanische Belastung der Bildröhre möglichst gering zu halten.

Nach dem Entfernen der obengenannten elektronischen Einrichtun­ gen vom Bildröhrenhals wird ein Rohr in den geöffneten Glaskol­ ben eingeführt, an dessen Ende mindestens eine Düse vorgesehen ist. Durch dieses Rohr wird ein Gas unter Druck in den Glaskol­ ben geleitet. Dieses Gas wird durch die Düse bzw. die Düsen so gebündelt und gerichtet, daß durch den auf die Innenfläche des Bildschirmes auftreffenden Gasstrahl, bzw. durch die entstehen­ den Turbulenzen, die Leuchtstoffe vom Bildschirm abgelöst werden. Durch die Form des Glaskolbens werden auch an den Rand­ bereichen des Bildschirmes sowie an den sich trichterförmig nach hinten erstreckenden Innenwänden Verwirbelungen erzeugt, die ausreichen, um die gesamte Innenfläche der Bildröhre zu reinigen.

Der Außendurchmesser des Rohres ist vorzugsweise so bemessen, daß er ungefähr halb so groß ist wie der Innendurchmesser der Öffnung im Bildröhrenhals, so daß das durch das Rohr einströmen­ de Gas durch den verbleibenden Zwischenraum zwischen dem Rohr und der Innenwand der Öffnung entweichen kann. Damit die im aus­ strömenden Gas enthaltenen Leuchtstoffe nicht unkontrolliert in die Umwelt entweichen, ist eine Absaugeinrichtung vorgesehen. Hierbei wird an der Öffnung in der Bildröhre eine Saugdüse mittels einer Dichtungseinrichtung gegen die Außenwand der Bild­ röhre in Anlage gebracht. Die pro Zeiteinheit abgesaugte Gas­ menge ist dabei vorzugsweise größer als die durch das Rohr ein­ geblasene Gasmenge, so daß ein Unterdruck entsteht, durch den der Glaskolben fest gegen die Dichtungseinrichtung gepreßt wird.

Um die gesamte Fläche des Bildschirmes zu reinigen, kann das mit den Düsen versehene Rohr um seine Achse gedreht werden, wobei die Gas strahlen im wesentlichen über den gesamten Umfang des Rohres auf die Fläche des Bildschirmes treffen. Dabei sind die Düse bzw. die Düsen vorzugsweise so angeordnet, daß der bzw. die Gas strahlen schräg zur Achse des Rohres auf die Innenfläche des Bildschirmes treffen.

Nach dem Reinigen der Bildröhre werden das Rohr und die Absaug­ einrichtung wieder von dem Glaskolben entfernt.

Zur Verstärkung der Wirkung des Gasstrahls können in diesen zusätzlich flüssige und/oder feste Bestandteile, wie beispiels­ weise Sandkörner oder Metallpartikel, eingebracht werden.

Zusätzlich kann bei einer bevorzugten Ausführungsform die Ein­ tauchtiefe des Rohres verändert werden, um so außerdem den Auf­ treffpunkt des Gasstrahles auf den Bildschirm in radialer Rich­ tung zu verändern. Dazu ist das mit den Düsen versehene Rohr axial verschiebbar gelagert, wobei das Rohr vorzugsweise so orientiert ist, daß das mit den Düsen versehene Ende nach oben gerichtet in die nach unten zeigende Öffnung der Bildröhre ein­ geführt ist. Durch Gegengewichte wird erreicht, daß das Rohr unabhängig von dessen axialer Verlagerung mit gleichbleibender Kraft nach oben gedrückt wird. Durch das Auftreffen des Gas­ strahls auf die Innenfläche des Bildschirmes erfährt das Rohr eine nach unten gerichtete Kraft, was dazu führt, daß das Rohr axial nach unten verschoben wird. Dadurch vergrößert sich der Abstand zwischen Düse und Bildschirm, was wiederum eine Redu­ zierung der zuvor erwähnten Kraft zur Folge hat. Das Rohr wird folglich durch die Gegengewichte wieder in Richtung auf den Bildschirm gedrückt. Durch diesen Pendelvorgang des Rohres, der durch die axiale Drehung überlagert wird, kann der Strahl eine wesentliche Fläche des Bildschirmes abtasten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit aufgesetzter Bildröhre;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Reinigungsvorrichtung aus Fig. 1, wobei die Einrichtungen zur axialen Ver­ schiebung und zur Drehung des Rohres detailliert dargestellt sind; und

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Rohr in axialer Richtung, wobei das Rohr in der linken Darstellung mit einer seitlichen Düse und in der rechten Darstellung mit zwei seitlichen Düsen versehen ist.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung 1 im Querschnitt, wobei die im Halsbereich geöffnete Bildröhre 2 gegen eine Dichtungseinrichtung 3 der Vorrichtung 1 anliegt. Durch die Öffnung 4 in der Bildröhre 2 wird ein Rohr 5 einge­ führt. Am oberen Ende des Rohres 5 ist eine Düsenkappe 6 ange­ ordnet, die eine oder mehrere Düsen 7 aufweist. In das untere Ende des Rohres 5 wird, wie durch den Pfeil 8 dargestellt, Gas unter Druck eingeleitet, das aus den oberen Düsen 7 austritt. Die Düsen 7 sind so angeordnet, das der austretende Gasstrahl schräg zur Achse des Rohres 5 auf die Innenfläche des Bildschir­ mes 9 auftrifft. Durch den mechanischen Druck des Gasstrahls werden die sich auf der Innenfläche des Bildschirmes 9 befind­ lichen Leuchtstoffe abgelöst.

Das mit Leuchtstoff-Partikeln angereicherte Gas wird mittels einer Absaugeinrichtung 10 durch den sich zwischen dem Rohr 5 und der Öffnung 4 der Bildröhre 2 befindlichen Spalt abgesaugt. Dabei ist die pro Zeiteinheit abgesaugte Gasmenge größer als die durch das Rohr 5 eingeleitete Gasmenge, wodurch ein Unterdruck entsteht, durch den die Bildröhre 2 fest gegen die Dichtungsein­ richtung 3 gedrückt wird.

Die Düsenkappe 6 weist eine oder mehrere Düsen 7 auf, aus denen folglich auch ein oder mehrere Gasstrahlen austreten, wobei die Düsen 7 bevorzugt in gleichen Abständen um den Umfang der Düsen­ kappe 6 verteilt sind. In Fig. 3 ist eine Düsenkappe 6 mit einer Düse 7 (linke Darstellung) und mit zwei Düsen 7 (rechte Darstellung) gezeigt. Damit der Gasstrahl einmal um den gesamten Umfang des Rohres geführt wird, muß das Rohr 5 bei einer Düse 7 um mindestens 360° und bei zwei Düsen um mindestens 180° gedreht werden.

Um die Drehung des Rohres 5 zu bewirken, ist am Rohr 5, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Riemenscheibe 12 montiert, die durch einen über die Riemenscheibe 12 laufenden Riemen (nicht gezeigt) ange­ trieben wird. Zur Realisierung der beschriebenen Drehung sind dem Fachmann natürlich auch andere Möglichkeiten bekannt.

Unterhalb der Riemenscheibe 12 ist eine Halterung 13 über ein Lager so am Rohr 5 montiert, daß die Halterung 13 drehbar, aber axial nicht verschiebbar ist. Die Halterung 13 wird zusam­ men mit dem Rohr 5 mit Hilfe von Gegengewichten 14, die durch über eine Rollenanordnung 15 umgelenkte Züge 16 mit der Halte­ rung 13 verbunden sind, mit konstanter Kraft nach oben gezogen. Durch die auf den Bildschirm 9 treffenden Gas strahlen wird das Rohr 5 mit der daran angebrachten Halterung 13 nach unten gedrückt. Durch den sich vergrößernden Abstand zwischen Düsen­ kappe 6 und Bildschirm 9 verringert sich die nach unten gerich­ tete Kraft, und das Rohr 5 wird durch die Kraft der Gegengewich­ te 14 wieder nach oben gedrückt. Durch dieses Wechselspiel der Kräfte stellt sich eine Pendelbewegung ein, die dazu führt, daß sich der Auftreffpunkt des schräggerichteten Gasstrahls auf dem Bildschirm 9 verändert. Durch Überlagerung mit der Drehung des Rohres 5 wird der Gasstrahl über eine große Fläche des Bild­ schirmes 9 geführt.

Durch die sich an den Kanten verjüngende Form der Bildröhre 2 bilden sich an den Randbereichen 17 (siehe Fig. 1) Turbulenzen aus, die auch dort die Leuchtstoffe vom Bildschirm 9 ablösen, wo der Gasstrahl nicht direkt auf den Schirm 9 auftrifft.

Zur Verstärkung der Wirkung des Gasstrahls können in diesen zusätzlich flüssige und/oder feste Bestandteile, wie beispiels­ weise Sandkörner oder Metallpartikel, eingebracht werden, die nach Absaugen des Gases durch die Absaugeinrichtung 10 zusammen mit den Leuchtstoff-Partikeln herausgefiltert werden.

Durch Verwendung von Düsenköpfen 6 mit verschiedenen Düsen 7 kann bei konstantem Anschluß-Gasdruck der Druck der einzelnen Gasstrahlen an gewünschte Erfordernisse angepaßt werden.

Nach Beenden der Reinigung werden Druck- und Absaugeinrichtung abgestellt, so daß die gereinigte Bildröhre 2 von der Reini­ gungsvorrichtung 2 entfernt werden kann.

Claims (9)

1. Verfahren zum Reinigen von Bildröhren (2) mit den Schritten:

• - Schaffen einer Öffnung (4) in der Bildröhre (2) an der dem Bildschirm (9) gegenüberliegenden Seite;
• - Einführen eines mit mindestens einer Düse (7) versehenen Rohres (5) durch die Öffnung (4) in den Innenraum der Bildröhre (2);
• - Einblasen von Druckgas durch das Rohr (5) und die Düse (7) in die Bildröhre (2), wodurch auf der Innenfläche des Bildschirmes (9) aufgetragene Leuchtstoffe abge­ löst werden;
• - gleichzeitiges Absaugen des mit den Leuchtstoffen versehenen Gases aus der Bildröhre (2); und
• - Entfernen des Rohres (5) aus der Bildröhre (2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (5) während des Reinigens um seine Achse gedreht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (5) während des Reinigens in axialer Richtung verschoben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die pro Zeiteinheit durch die Öffnung (4) abge­ saugte Gasmenge größer ist als die durch das Rohr (5) ein­ geblasene Gasmenge, um in der Bildröhre (2) einen Unter­ druck zu erzeugen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das durch das Rohr (5) eingeblasene Gas flüssige und/oder feste Bestandteile aufweist.

6. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Bildröhren (2), mit:

• - einer Quelle für Druckgas;
• - einem Rohr (5), das mit der Quelle für Druckgas ver­ bindbar ist und mit einem Ende in eine geöffnete Bild­ röhre (2) einführbar ist, wobei an diesem Ende min­ destens eine Düse (7) vorgesehen ist, die so ausgebil­ det ist, daß das austretende Gas unter Druck auf die Innenfläche des Bildschirmes (9) der Bildröhre (2) trifft und dort aufgebrachte Leuchtstoffe ablöst;
• - einer Absaugeinrichtung (10);
• - einer Dichtungseinrichtung (3), die mit der Absaugein­ richtung (10) in Beziehung steht und das offene Ende der Bildröhre (7) umschließt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (7) so ausgebildet ist, daß die Richtung des austretenden Gasstrahls schräg zur Achse des Rohres (5) verläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (5) um seine Achse drehbar gelagert ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Rohr (5) axial verschiebbar gelagert ist und durch Gegengewichte (14) mit einer konstanten Kraft in Richtung auf die Innenfläche des Bildschirmes (9) gedrückt wird.