ITMI20011319A1 - Telaio per maschera d'ombra di tubo a raggi catodici - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

"Telaio per maschera d'ombra di tubo a raggi catodici"

L'invenzione riguarda un tubo a raggi catodici a colori e, più particolarmente, al dispositivo telaio/maschera di selezione dei colori disposto all'interno dell'involucro in vetro del tubo. L'invenzione trova la sua applicazione in qualsiasi tipo di tubo comprendente una maschera di selezione dei colori e, più particolarmente atta per i tubi la cui maschera è mantenuta in trazione mediante il telaio su cui essa è unita in modo solidale.

I tubi a raggi catodici convenzionali comprendono una maschera di selezione dei colori situata ad una precisa distanza dall'interno della faccia anteriore di vetro del tubo, sulla quale faccia anteriore sono posate reti di fosfori rossi, verdi e blu. Sotto l'influenza di tre fasci o pennelli elettronici corrispondenti ciascuno ad un colore primario determinate, le reti di fosfori luminescenti consentono la riproduzione di immagini sullo schermo, la maschera consentendo a ciascun pennello determinato di illuminare solamente il fosforo luminescente del colore corrispondente .

La maschera di selezione dei colori deve essere disposta e mantenuta durante il funzionamento del tubo in una posizione precisa all'interno di detto tubo. Le funzioni di ritenuta sono realizzate grazie ad un telaio metallico rettangolare generalmente assai rigido su cui la maschera è convenzionalmente saldata. Il complesso telaio/maschera è montato nella faccia anteriore del tubo grazie a mezzi di sospensione comprendenti almeno tre pezzi metallici saldati al telaio, ciascuno di detti pezzi comprendendo una estremità formante molla e trapassata da aperture prevista per impegnarsi in uno dei piuoli metallici inclusi nella faccia anteriore di vetro.

Sono convenzionalmente utilizzate due disposizioni dei mezzi di sospensione: o al livello delle metà dei lati del telaio, o a livello degli spigoli di quest'ultimo.

I tubi la cui faccia anteriore è sempre più piana, corrispondono alla tendenza attuale, sino ad arrivare a facce anteriori completamente piane o piatte. Per realizzare tubi comprendenti una simile faccia anteriore, è nota una tecnologia consistente nell 'utilizzare una maschera piana, mantenuta in trazione secondo almeno una direzione. Simili strutture sono descritte, ad esempio, nel Brevetto Statunitense US 5111 107. Tuttavia, per mantenere la planarita della maschera, una tensione o trazione elevata deve essere applicata a quest'ultima, e la struttura del telaio che ne deriva risulta pesante, consumando molto materiale. L'invenzione si propone di alleggerire la struttura del telaio mantenendo una maschera in tensione o trazione riducendo al tempo stesso il numero dei pezzi metallici della struttura utilizzando pezzi di rinforzo fungenti pure come mezzo di supporto per il sistema telaio/maschera. A tal fine, il tubo a raggi catodici a colori secondo l'invenzione comprende una faccia anteriore di vetro su cui è posato uno schermo di materiali luminescenti, una maschera di selezione dei colori disposta in prossimità dello schermo, un telaio su cui la maschera è fissata e che la mantiene in trazione secondo almeno una direzione, detto telaio essendo di forma sostanzialmente rettangolare definito da una coppia di lati lunghi opposti ed una coppia di lati corti pure opposti, almeno due lati opposti comprendendo ciascuno un bordo sotto forma di una piastra metallica sostanzialmente parallela alla superficie della maschera, il complesso telaio/maschera essendo mantenuto all'interno della faccia anteriore mediante mezzi di supporto cooperanti con piuoli fissati nello spessore della faccia anteriore, caratterizzato dal fatto che almeno due lati opposti al telaio comprendono mezzi di rinforzo meccanici sotto forma di piastra metallica saldati a detti lati, in prossimità degli spigoli del telaio, dette piastre comprendendo una bugnatura longitudinale estendentesi almeno parzialmente nella direzione di tensionatura della maschera.

L'invenzione sarà meglio compresa dalla descrizione seguente e dai disegni, in cui:

- la figura 1 rappresenta un tubo a raggi catodici secondo l'invenzione, visto parzialmente in esploso;

- la figura 2 rappresenta in vista dall'alto un telaio secondo l'invenzione;

- la figura 3 illustra in vista laterale, parzialmente in esploso, un telaio/maschera secondo l'invenzione;

- la figura 4 rappresenta dettagliatamente un supporto di telaio/maschera secondo l'invenzione ;

- la figura 5 illustra una seconda forma di realizzazione dell'invenzione; e

la figura 6 rappresenta un complesso telaio/maschera secondo lo stato della tecnica, visto prospetticamente.

Come è illustrato dalla figura 6, un telaio 21 per maschera tesa o tensionata 26 comprende due lati lunghi 22; su cui è saldata la maschera. I lati corti 31 a forma di U devono garantire il mantenimento della tensione o trazione durante le fasi di fabbricazione dei tubo e durante il funzionamento normale di quest'ultimo. Per garantire tale mantenimento in tensione, il telaio deve essere costituito da profilati di grande sezione, il che determina due inconvenienti principali: - un notevole peso sopratutto sensibile per i tubi di notevoli dimensioni dello schermo, ad esempio superiori a 79 cm di diagonale.

- Un notevole consumo di materiale, la qual cosa ha una forte influenza sul costo totale del tubo sopratutto se il telaio è fabbricato in un materiale costoso come l'Invar per minimizzare i fenomeni di dilatazione termica.

Com'è illustrato da figura 1, un tubo a raggi catodici 1 secondo l'invenzione comprende una lastra sostanzialmente piana 2, ed un mantello sferico 3. La lastra è collegata alla parte posteriore del tubo, a forma di imbuto 4, grazie ad una sigillatura mediante vetro sinterizzato. La parte di estremità del tubo 5 circonda il cannone elettronico 6 i cui pennelli pervengono ad illuminare lo schermo di fosfori luminescenti 13 attraverso la maschera 8 di selezione dei colori, che in questo caso è piana, ad esempio tesa tra i lati lunghi 9 del telaio 19. Supporti metallici del complesso telaio/maschera mantengono tale complesso all'interno del tubo, detti supporti potendo comprendere una parte 10 saldata al telaio ed una parte 11 formante molla, dotata di una apertura per cooperare con un piuolo 12 incluso nel mantello di vetro 3.

Nell'esempio di realizzazione illustrato dalle figure 2, 3, 4, il telaio 19, di formato 16/9, comprende una coppia di lati lunghi 9 ed una coppia di lati corti 7, detti lati lunghi e corti avendo ad esempio una sezione a L ed una parte piana (37, 39) sostanzialmente parallela alla superficie della maschera che il telaio è previsto per mantenere in tensione. Con la maschera 8 mantenuta in tensione o trazione mediante saldatura sull'estremità 20 di detti lati lunghi del telaio, ne consegue che la tensione o trazione meccanica della maschera è mantenuta dai lati corti che devono quindi avere una rigidità sufficiente.

E' noto che al momento della fabbricazione dei tubo, il complesso telaio/maschera subisce trattamenti termici a temperature dell'ordine di 450°C. Orbene, a causa della sua piccola massa, la maschera si comporta meccanicamente in maniera differente dal telaio durante le fasi del procedimento di fabbricazione del tubo. Ad esempio, dopo la fase d'ossidazione, il complesso telaio/maschera è riportato alla temperatura ambiente; la maschera, avente un'inerzia termica assai piccola rispetto al telaio, si raffredderà più rapidamente di quest'ultimo. La tensione o trazione della maschera risulterà quindi, durante la fase transitoria di raffreddamento del telaio, molto maggiore di quella che si avrà quando i due elementi saranno arrivati alla medesima temperatura. Secondo la trazione applicata inizialmente alla maschera, e il tipo di materiale costitutivo di detta maschera, il telaio può essere portato, durante queste fasi transitorie, oltre il suo limite di elasticità e ne conseguirà una deformazione permanente che rende la sua utilizzazione ulteriore impossibile. Questo eccesso di trazione può provocare pure la torcitura del telaio secondo la distribuzione delle sollecitazioni meccaniche, se queste sollecitazioni non sono distribuite in maniera completamente omogenea.

La rigidità necessaria era quindi sinora ottenuta sovradimensionando le sezioni dei lati del telaio rispetto alla trazione che tali lati sono previsti per mantenere per risolvere i problemi correlati al procedimento di fabbricazione del tubo.

Lo studio delle sollecitazioni esercitate su tale telaio, supportanti una maschera posta in trazione, ha consentito di evidenziare chele sollecitazioni meccaniche massime si esercitavano nella zona vicina agli spigoli del telaio.

Secondo l'invenzione, è possibile utilizzare un telaio notevolmente alleggerito rispetto allo stato della tecnica, ad esempio utilizzando profilati di piccolo spessore, la rigidità meccanica essendo garantita mediante l'aggiunta dei pezzi 10 fungenti come rinforzo ove ciò è necessario, vale a dire lungo i lati corti, i più vicini agli spigoli del telaio. Questi pezzi 10 comprendono una bugnatura 40 estendentesi longitudinalmente nella direzione di tensionatura della maschera su una lunghezza coprente la zona del telaio ove i calcoli mostrano che sul telaio sono esercitate le sollecitazioni meccaniche massime durante le fasi ad alte temperature del procedimento di fabbricazione. Questa bugnatura è formata mediante imbutitura del pezzo di rinforzo 10 nella sua zona centrale, i bordi 41 e 42 venendo in contatto con la superficie del telaio e servendo come zona di solidarizzazione, ad esempio mediante saldatura, del pezzo di rinforzo al telaio. La bugnatura 40 aumenta notevolmente la rigidità del pezzo a forma di piastra 10 e consente di ridurre lo spessore del profilato costituente i lati del telaio senza introdurre penalizzazione di peso eccessiva al livello del pezzo di rinforzo che, nella bugnatura, dovrebbe avere uno spessore molto maggiore. Come nell'esempio di realizzazione delle figure 2, 3, 4, il telaio di diagonale uguale a 76 cm è realizzato in Invar con uno spessore del materiale di circa 1,5 mm; i pezzi di rinforzo 10 sono disposti in prossimità dei quattro spigoli del telaio e hanno una parte 14 estendentesi su una delle superfici della parte piana 37 del telaio su cui questa porzione 14 è unita in modo solidale ad esempio mediante saldatura. Questi pezzi di rinforzo 10 sono fatti di Invar e hanno spessore identico a quello del telaio; essi hanno ciascuno una lunghezza 14 di circa 6 cm e coprono quindi circa 25% di ciascun lato corto 7.

Per tubi di dimensione di schermo rilevante, ad esempio con diagonale superiore a 79 cm, è vantaggioso utilizzare un rinforzo 10' com'è illustrato dalla figura 5. Il calcolo mostra infatti che le sollecitazioni meccaniche generate sul telaio da una temperatura elevata erano pure esercitate in prossimità degli spigoli di quest'ultimo, sui lati lunghi tra i quali la maschera è saldata in trazione. Il pezzo di rinforzo ha quindi configurazione a L con una bugnatura 50 estendentesi secondo la direzione di tensionatura della maschera secondo una lunghezza 14y e secondo la direzione perpendicolare alla direzione di tensionatura o trazione secondo una lunghezza 14x. L'analisi delle sollecitazioni sul telaio durante le fasi ad alte temperature mostra che il massimo del valore di queste sollecitazioni secondo la direzione orizzontale X è situato più vicino agli spigoli del telaio che non il massimo del valore di queste sollecitazioni secondo la direzione verticale Y. Ne consegue una lunghezza della bugnatura 50 maggiore secondo la direzione verticale (14y) che non secondo la direzione orizzontale (14x).

L'invenzione presenta inoltre ulteriori vantaggi tecnici. I pezzi 10, com'è illustrato dalle figure 2, 3, 4, 5 possono servire come supporto per il complesso telaio/maschera, facendo sì che il pezzo 10 abbia a comprendere una seconda parte 15 che, dopo piegatura attorno ad una zona intermedia 16, si troverà in una direzione sostanzialmente perpendicolare alla superficie della maschera 8. Su questa parte 15 è possibile, in modo convenzionale, saldare una molla trapassata da una apertura prevista per circondare un piuolo aggraffato nel mantello 3 del pannello anteriore del tubo. In questo modo, è possibile ridurre il numero di pezzi metallici impiegati, poiché i pezzi 10 partecipano al rinforzo meccanico dei lati corti del telaio e servono come supporto per il complesso telaio/maschera .

Gli elementi di rinforzo 10 possono essere utilizzati per fornire una soluzione al problema del transitorio di riscaldamento durante la messa in servizio del tubo. A tal fine, gli elementi di rinforzo 10 sono realizzati in un materiale avente un coefficiente di dilatazione termica differente da quello del telaio; questi pezzi possono quindi concorrere, durante il funzionamento normale del tubo, al mantenimento della purezza dei colori. Come descritto nel Brevetto Statunitense US 4 827 180, in corrispondenza dell'accensione del tubo si verifica un periodo di riscaldamento del complesso telaio/maschera che può provocare uno scolorimento dell'immagine formata sullo schermo del tubo. Questo sbiadimento è dovuto al fatto che, durante il transitorio di riscaldamento, poiché il telaio si dilata progressivamente ad esempio secondo l'asse orizzontale, è necessario imprimere alla maschera un leggero movimento nella direzione dello schermo per far sì che i pennelli elettronici abbiano ad illuminare le linee di fosfori corrispondenti. Gli innalzamenti di temperatura sono assai inferiori a quelli registrati (essi sono in questo caso dell'ordine di qualche decina di gradi rispetto alla temperatura ambiente) durante le fasi del procedimento di fabbricazione del tubo, ma sufficienti per determinare una perdita di purezza dei colori sullo schermo del tubo. Per eliminare tale effetto, gli elementi 10 sono scelti ad esempio in lega di ferro/nickel N42, avente un coefficiente di dilatazione termica di tre volte superiore a quello dell'Invar, il telaio essendo esso stesso fatto di Invar; la parte 14 degli elementi di rinforzo 10 è saldata sui lati corti del telaio, sulla superficie della parte piana 37 opposta alla superficie della maschera. In questo modo, il complesso telaio/maschera è spostato rispetto allo schermo durante il transitorio di riscaldamento e la curvatura dei lati corti del telaio, indotta dalla differenza di dilatazione dei pezzi 10 e di detti lati corti, avvicinerà la maschera allo schermo del tubo.

Gli esempi precedenti non sono limitativi; ad esempio, in un altra forma di realizzazione non rappresentata, con il telaio che ha lati lunghi con una sezione a L, un bordo 37 sostanzialmente parallelo alla superficie della maschera, un bordo perpendicolare a tale superficie e su cui è fissata la maschera, il complesso telaio/maschera essendo supportato negli spigoli, i mezzi di rinforzo e di supporto sono costituiti da pezzi comprendenti una bugnatura longitudinale e disposti in prossimità degli spigoli del telaio, sui lati del telaio perpendicolari alla superficie della maschera.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Tubo a raggi catodici a colori (1) comprendente una faccia anteriore di vetro (2) su cui è posato uno schermo di materiali luminescenti (13), una maschera (8) di selezione dei colori disposta in prossimità dello schermo, un telaio (19) su cui la maschera è fissata e che la mantiene in trazione secondo almeno una direzione, detto telaio essendo di forma sostanzialmente rettangolare definito da una coppia di lati lunghi opposti (9) ed una coppia di lati corti pure opposti (7), il complesso telaio/maschera essendo mantenuto all'interno della faccia anteriore tramite mezzi di supporto (10, 10', 40, 11, 12), caratterizzato dal fatto che almeno due lati opposti del telaio comprendono mezzi di rinforzo meccanici sotto forma di piastra (10, 10') uniti in modo solidale a detti lati, in prossimità degli spigoli del telaio, dette piastre comprendendo una bugnatura longitudinale (40, 50) estendentesi almeno parzialmente nella direzione di tensionatura della maschera.
2. 2. Tubo a raggi catodici secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la direzione di tensionatura della maschera è parailela ai lati corti del telaio e che i mezzi di rinforzo (10) sono disposti sui lati corti (7).
3. 3. Tubo a raggi catodici secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal tatto che i mezzi di rinforzo (10') sono disposti in corrispondenza degli spigoli del telaio e hanno forma ad L.
4. 4. Tubo a raggi catodici secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la bugnatura (50) si estende lungo le due parti della L e che la lunghezza della bugnatura, secondo la direzione di tensionatura o trazione della maschera, è superiore alla lunghezza della bugnatura secondo la direzione perpendicolare.
5. 5. Tubo a raggi catodici secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le piastre di rinforzo integrano ciascuna una prima parte estendentesi sulla superficie del telaio (14, 14x, 14y) detta parte essendo resa solidale al telaio, ad esempio mediante saldatura ed una seconda parte (15) estendentesi in una direzione sostanzialmente perpendicolare alla superficie della maschera.
6. 6. Tubo a raggi catodici secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i coefficienti di dilatazione termica dei materiali costituenti il telaio e dei mezzi di rinforzo sono differenti .
7. 7. Tubo a raggi catodici secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il coefficiente di dilatazione termica del pezzo metallico del mezzi di rinforzo è superiore a quello dei lati del telaio su cui esso è saldato.