-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
einer Elektronenstrahlröhre,
wobei bei diesem Verfahren eine gläserne Wiedergabeplatte formgepresst,
neu erhitzt und daraufhin neu geformt wird.
-
Ein
derartiges Verfahren ist aus dem US Patent 3.484.225 bekannt. Bei
dem bekannten Verfahren wird eine Glasplatte formgepresst, was meistens bei
sehr hohen Temperaturen (1000°C – 1100°C) stattfindet,
wonach die Platte neu erhitzt wird, so dass die Innenfläche der
Platte auf Glühtemperatur ist
und die Außenfläche auf
eine Temperatur in der Nähe
des Erweichungspunktes des Glases ist und in einem Neuformgerät neu geformt
wird, wobei die Temperatur der beiden Flächen der Platte auf eine Temperatur
in der Nähe
der Glühtemperatur
gebracht und danach ausgeglüht
wird.
-
Auf
diese Weise kann eine gläserne
Frontplatte genau geformt werden. Elektronenstrahlröhren werden
immer größer und
schwerer. Weiterhin wird die Frontseite der Glasplatte immer flacher.
Aber im Allgemeinen steigert eine Zunahme der Flachheit der Frontfläche der
Frontplatte auch das Gewicht der Glasplatte, weil die Dicke der
Glasplatte gesteigert werden soll um Sicherheit vor Implosion oder
Explosion der Elektronenstrahlröhre
zu gewährleisten.
-
Deswegen
gib es ein großes
Bedürfnis
nach einer Steigerung der Stärke
der Elektronenstrahlröhre
und insbesondere der Glasplatte.
-
Die
vorliegende Erfindung hat nun zur Aufgabe ein Verfahren zu schaffen,
das eine Steigerung des Widerstandes der Frontplatte vor Beschädigung und/oder
eine Reduktion des Gewichtes der Glasplatte ermöglicht.
-
Dazu
weist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung das Kennzeichen
auf, dass vor der Neuformung die Glasplatte wieder auf eine erste Temperatur über dem
Ausglühpunkt
erhitzt wird und dass während
der Neuformung die Temperatur der Glasplatte auf eine zweite Temperatur
unterhalb der unteren Entspannungstemperatur reduziert und die Frontplatte
danach nicht ausgeglüht
wird.
-
Typischerweise
liegt der Glühpunkt
von Glas bei etwa 525°C
bis 560°C,
wobei der Erstarrungspunkt etwa 30°C – 70°C niedriger liegt. Bei dem bekannten
Verfahren wird die Frontplatte bei einer Temperatur bei oder über der
Entspannungstemperatur neu geformt. Nach der Formung der Glasplatte
wird diese Glasplatte ausgeglüht
zum Entfernen von Spannungen.
-
Bei
dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung findet der Neuformungsverfahrensschritt statt
während
die Temperatur der Glasplatte von einer ersten Temperatur über dem
oberen Kühlpunkt auf
eine zweite Temperatur unterhalb des unteren Kühlpunktes reduziert wird. Bei
der Neuformung induziert diese Reduktion der Temperatur eine hohe Oberflächenverdichtung
in die Glasplatte. Da die Glasplatte nicht gleich einem Ausglühschritt
ausgesetzt wird, wie üblich,
wird dieser hohe Oberflächenverdichtungszustand
der Glasplatte beibehalten. Das Verfahren bietet eine Anzahl Vorteile.
-
Der
hohe Oberflächenverdichtungszustand steigert
den Widerstand der Glasplatte gegen Implosion sehr, wodurch auf
diese Weise die Sicherheit der Elektronenstrahlröhre gesteigert wird und/oder
wodurch eine Reduktion des Gewichtes der Glasplatte und der Elektronenstrahlröhre als
Ganzes ermöglicht wird.
Ein Ausglühschritt
ist nicht notwendig und sogar unerwünscht, was die Herstellungskosten
und die erforderliche Energie zum Herstellen der Elektronenstrahlröhre reduziert.
Weiterhin hat, obschon die Glasplatte sich in einem hohen Oberflächenverdichtungszustand
befindet, die Glasplatte einen relativ niedrigen Verdichtungsgrad.
Während
der Herstellung der Elektronenstrahlröhre wird die Glasplatte Temperatur-
und thermischen Ausdehnungsschwankungen ausgesetzt. Diese thermischen
Ausdehnungsschwankungen führen
zu Spannungen und Verformungen der Platte, was zu einer Reduktion
der Qualität
des wiedergegebenen Bildes am Wiedergabeschirm der Elektronenstrahlröhre führt. Je
niedriger der Verdichtungsgrad, umso weniger diese störenden Effekte
auftreten. Deswegen schafft das Verfahren dadurch, dass eine Glasplatte
mit einem relativ geringen Verdichtungsgrad geschaffen wird, eine verbesserte
Bildqualität.
-
Vorzugsweise
liegt die zweite Temperatur wenigstens 80°C unterhalb des unteren Kühlpunktes. Eine
derartige niedrige Temperatur gewährleistet, dass der hohe Druckzustand
und der niedrige Verdichtungsgrad beibehalten werden und nach der Neuformung
nicht wesentlich verloren gehen. In dieser Hinsicht sei bemerkt,
dass Temperaturunterschiede innerhalb der Glasplatte auftreten können, insbesondere
in dem innersten Teil der Glasplatte, der auf einer höheren Temperatur
liegt als die zweite Temperatur, der Temperatur an der Oberfläche der Glasplatte.
-
Vorzugsweise
liegt die erste Temperatur um wenigstens 30°C über der oberen Kühltemperatur. Wenn
die erste Temperatur niedriger ist, nimmt der Widerstand der Glasplatte
gegen Neuformung zu, wodurch der Druck, erforderlich zum Neuformen,
zunimmt.
-
Vorzugsweise
wird die Reduktion der Temperatur innerhalb von 5 Minuten effektuiert.
Wenn die Reduktion der Temperatur länger dauert, wird der Verdichtungsgrad
der Glasplatte zunehmen und die Oberflächendruckspannungen werden
abnehmen.
-
Vorzugweise
wird der Neuformungsschritt in einer Neuformpresse durchgeführt, die
auf oder unter der zweiten Temperatur gehalten wird um die Glasplatte
auf die zweite Temperatur zu bringen. Die Neuformpresse wird vorzugsweise
auf einer derartigen Temperatur gehalten, was weniger Energie erfordert als
bei Ausführungsformen,
bei denen die Temperatur der Neuformpresse schwankt.
-
Vorzugsweise
ist die Neuformpresse mit Mitteln versehen zum Steigern der Wärmeübertragung von
der Glasplatte auf die Neuformpresse. Je höher die Wärmeübertragungsrate, umso schneller
die Temperatur der Glasplatte abfällt und je höhere Druckspannungen
in der Glasplatte erhalten werden können.
-
Eine
zwischen den Stempeln der Presse und der Glasplatte vorgesehene
metallene Verkleidung steigert beispielsweise die Wärmeübertragung.
Solche Mittel schaffen auch einen gewissen Schutz für die Formen
der Neuformpresse, wodurch die Temperaturgradienten in der Kontaktschicht
der Formen mit der Glasplatte reduziert werden.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden
Fall näher
beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung, teilweise weg geschnitten, einer Wiedergabeanordnung mit
einer Elektronenstrahlröhre,
-
2 eine
Darstellung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung,
-
3 eine
graphische Darstellung der Temperatur der Glasplatte während der
jeweiligen Schritte des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung,
-
4 eine
graphische Darstellung der Spannungen innerhalb der Glasplatte,
-
5 eine
schematische Darstellung einer Neuformpresse mit Mitteln zur Steigerung
der Wärmeübertragung
von der Glasplatte auf die Neuformpresse.
-
Die
Figuren sind rein schematisch und nicht maßstabgerecht gezeichnet. Insbesondere
sind der Deutlichkeit halber einige Abmessungen stark übertrieben.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen womöglich die
gleichen Elemente.
-
1 ist
eine sehr schematische, weg geschnittene Darstellung einer Wiedergabeanordnung mit
einer Elektronenstrahlröhre 1 mit
einer Glashülle 2,
die eine Wiedergabeplatte 3, einen Konus 4 und
einen Hals 5 hat. Der Hals 5 bietet einem Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 zum
Erzeugen eines oder mehrerer Elektronenstrahlen Platz. Der Elektronenstrahl
wird auf eine Phosphorschicht 7 auf der Innenfläche der
Wiedergabeplatte 3 fokussiert und über die Wiedergabeplatte 3 in
zwei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen mit Hilfe eines
(in 1 nicht dargestellten) Ablenkspulensystems abgelenkt.
-
Wiedergabeanordnungen
umfassen oft Elektronenstrahlröhren
oder Fernsehbildröhren 1,
die gänzlich
aus Glas hergestellt und aus zwei oder mehr Teilen mit Glaswänden verschiedener
Dicken oder mit verschiedenen Wärmeabsorptionscharakteristiken
aufgebaut sind. So weist beispielsweise eine gläserne Fernsehbildröhre 1 meistens
eine gläserne Wiedergabeplatte 3 und
einen gläsernen
Konus 4 auf, die einzeln hergestellt und danach durch Verschmelzung
oder durch Verwendung einer Glasfritte vereint werden, wobei die
Verbindung hermetisch abgedichtet wird. Die Wiedergabeplatte 3 derartiger Röhren wird
durch eine Glaswand gebildet, deren Dicke viel größer ist
als die Wandstärke
der Kegelteile derartiger Röhren.
Eine derartige größere Wandstärke der
Wiedergabeplatte 3 gewährleistet,
dass diese stark genug ist, wenn die betreffenden Röhren mit
einem derartigen Schirm evakuiert werden.
-
2 zeigt
das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Schritt
I des Verfahrens wird eine Glasmenge mit einer hohen Temperatur
einer Presse mit Pressformen zugeführt, wobei die Pressformen
der Form der herzustellenden Glasplatte nahezu entsprechen. Auf übliche Art
und Weise wird eine Glasplatte in der Presse geformt und die Temperatur
der Glasplatte fällt
ab, wenn die Glasplatte der Presse entnommen wird. Die Temperatur wird
danach in einem konditionierenden Ofen 22 auf eine erste
Temperatur T1 gesteigert (Verfahrensschritt
II). Danach wird die Glasplatte in eine Neuformpresse eingegeben,
die sich auf oder unter einer zweiten niedrigeren Temperatur T2 befindet. Während der Neuformung der Glasplatte
fällt die
Temperatur der Glasplatte steil an auf T2 oder
nahe bei T2, wenigstens was die Oberflächen anbelangt,
die mit der Neuformungspresse in Berührung sind (Verfahrensschritt
III). Die genannte Temperatur liegt wesentlich unterhalb der unteren
Kühltemperatur
(beispielsweise wenigstens um 80°C).
Da die Temperatur der Glasplatte abfällt, tritt ein hoher Oberflächendruckzustand,
aber ein niedriger Verdichtungsgrad in der Glasplatte auf, was zu
einer größeren Stärke der Glasplatte
führt.
Bei einer Stärke
im Vergleich zu den bisher bekannten und erforderlichen Stärken bietet dieses
Verfahren die Möglichkeit,
dass Glasplatten eine reduzierte Dicke haben und dass folglich die Elektronenstrahlröhren ein
reduziertes Gewicht haben.
-
3 illustriert
die Temperatur der Glasplatte während
der Herstellung nach der vorliegenden Erfindung.
-
Die
Glasplatte wird bei einer hohen Temperatur Tf,
typischerweise in der Größenordnung
von 1000°C – 1100°C, geformt
(Schritt I). Danach kühlt die
Glasplatte ab und wird auch eine erste Temperatur Tf neu
erhitzt (Schritt II), wobei diese Temperatur über der oberen Kühltemperatur
Ta liegt, wobei die Differenz ΔT1 = T1 – Ta vorzugsweise mehr als 30°C beträgt. Daraufhin
wird die Glasplatte neu geformt (Schritt III), wobei während dieser
Neuformung die Temperatur auf eine zweite Temperatur T2 reduziert wird,
die weit unter dem unteren Kühlpunkt
Ts liegt. Die Differenz ΔT2 =
Ts – T2 beträgt
vorzugsweise mehr als 80°C.
Danach wird die Glasplatte nicht geglüht, wobei die Temperatur niedrig
bleibt oder wenigstens nicht wesentlich über Ts ansteigt.
Die Temperatur T2 ist die Temperatur der
Außen-
und Innenfläche
der Glasplatte. Wenn die Glasplatte der Neuformungspresse entnommen
wird, steigt durch Neuerhitzungseffekte, verursacht durch die Tatsache, dass
der innerste Teil der Glasplatte noch immer eine höhere Temperatur
hat, die Temperatur. Dies ist in 3 durch einen
kurzzeitigen Anstieg der Temperatur nach dem Verfahrensschritt III,
angegeben in 3 durch einen Buckel in der Temperaturkurve. Die
Temperatur T2 liegt soweit unter dem unteren Kühlpunkt
Ts, dass das Maximum des kurzzeitigen Anstiegs
der Temperatur unterhalb und vorzugsweise weit unterhalb (wenigstens
um 30°C)
des unteren Kühlpunktes
bleibt um eine Entspannung der in dem Schritt III eingeführten hohen
Oberflächenverdichtung
zu vermeiden.
-
Die
Temperatur wird in einer Zeitperiode ΔT, die vorzugsweise kürzer ist
als 5 Minuten, reduziert.
-
4 zeigt
graphisch die in die Glasplatte über
die Dicke d der Glasplatte 3 eingeführte Spannung (s).
-
Die
gezogene Linie zeigt den Spannungspegel in einer Glasplatte, wie
diese mit Hilfe des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wird,
während
die gestrichelte Linie eine Glasplatte zeigt, die mit Hilfe eines
herkömmlichen
Verfahrens hergestellt wird. Jede Spannung unterhalb der Null-Linie
ist Druck (c), und Zug (t) über
der Linie. Wenn die zwei Linien miteinander verglichen werden, dürfte es
einleuchten, dass das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung
eine viel höhere
Verdichtungsspannung an oder in der Nähe von der äußeren (o) und inneren (i) Oberfläche der
Glasplatte schafft. Diese Zunahme der Druckspannung wirkt im Endeffekt
entgegen die Spannungen, die auftreten, wenn die Elektronenstrahlröhre evakuiert
wird. Im Konzept der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, dass
diese Druckspannung nicht freigegeben wird. Deswegen wird nach der
Neuformung kein Glühschritt
durchgeführt.
Weiterhin gilt, je schneller die Temperatur gesenkt wird, umso höher ist
die Oberflächenverdichtung.
-
5 zeigt
schematisch eine Neuformungspresse. Die Presse umfasst einen Stößel 11 und
eine Pressform 12, zwischen denen die Glasplatte 3 neu geformt
wird. Der Stößel und
die Pressform werden bei einem Neuformdruck F zusammengepresst,
in 5 durch Pfeile schematisch angegeben. In diesem
Beispiel ist eine der Pressformen mit einer Verkleidung 13 versehen
um die Wärmeübertragung
zu verbessern. Eine gleich Verkleidung kann zwischen der Glasplatte 3 und
dem Stößel 11 vorgesehen
werden. Die Presse oder wenigstens die Pressformen (Stößel und
Form) werden auf einer Temperatur bei oder unter T2 gehalten.
-
Es
dürfte
einem Fachmann einleuchten, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung
viele Abwandlungen möglich
sind. Die vorliegende Erfindung kann wie folgt zusammenfassend beschrieben werden.
-
Zur
Steigerung der Stärke
der Glasplatte einer Elektronenstrahlröhre wird die Temperatur der Glasplatte
während
der Neuformung von einer Temperatur über, vorzugsweise um wenigstens
30°C über dem
oberen Kühlpunkt,
auf eine Temperatur durchaus unter, vorzugsweise um wenigstens 80°C unter dem
unteren Kühlpunkt
reduziert. Dies verursacht eine hohe Oberflächenverdichtung in der Glasplatte,
was mit einer niedrigen Verdichtungsrate einhergeht. Die Glasplatte
wird danach nicht dem üblichen
Glühschritt
ausgesetzt.