DE1804396U

DE1804396U - Unterdruckgefaess, insbesondere vakuumgefaess fuer kathodenstrahlroehren.

Info

Publication number: DE1804396U
Application number: DE1957T0007851
Authority: DE
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1957-01-26
Filing date: 1957-01-26
Publication date: 1960-01-21

Description

Unterdruckgefäss, insbesondere Vakuumgefäss für Kathodenstrahlröhren

Neuerung

Id-eEaK betrifft die Ausbildung von Unterdruckgefässen,

insbesondere die Ausbildung von Vakuumgefässen für Kathodenstrahlröhren. Für verschiedene Aufgaben, beispielsweise für Spezialaufgaben des Fernsehens, benötigt man Vakuumgefässe, bei denen zwei mögliehst grosse und mögliehst ebene Flächen einander in geringem Abstand gegenüberstehen. In Fig. 1 sind drei dieser "dosenförmigen" Gefässe perspektivisch dargestellt, a) mit kreisförmiger, b) mit quadratischer und a) mit rechteckiger Grundfläche. Zur Vereinfachung soll im folgenden lediglich die Form a) mit kreisförmiger Grundfläche besprochen werden. Bekanntlich lastet auf den Flächen eines derartigen Gefässes

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nach seiner Evakuierung ein Druck von etwa tkg/om , und es ist

ohne weiteres ersichtliche dass Gefässe nach Fig. 1 ? bei denen die Grundflächen eben sind, diesem Druck nur standhalten könnten wenn man sehr dicke Wandungen wählt ; dies verbietet sich aber, wenn die Forderung besteht, dass der Abstand der Aussenflächen (d in Fig. 1) klein bleiben soll.
Es ist bekannt, die Festigkeit derartiger Gefässe dadurch zu erhöhen dass man der Fläche eine geringe Wölbung gibt (Fig. 2), Bei dem hier in Auf-und Seitenriss dargestellten Kolben einer Fernsehröhre wird der auf der Sohirmfläche lastende Druck Pi durch die in der gewölbten Wandung entstehenden Iruckspannungen P'aufgefangen. Dieser muss die in dem zylinderförmigen Teil entstehende Zugspannung Z zusammen mit dem auf diesem Teil lastenden Druck Puder die Druckspannung t erzeugte das Gleichgewicht halten. Auch die im Konus entstehenden Spannungen und der auf diesem lastende Druck p3 erhöhen die Festigkeit des zylinderförmigen Teiles. Wollte man die gewünschte Gefässform etwa dadurch verwirklichen : dass man zwei Schirmfläohen von der Form des in Fig, 2 dargestellten Kolbens zusammensetzt (Fig. 3) so würde man eine ungenügende Festigkeit erhalten, sobald man die Länge d des zylinderförmigen Teiles verkleinert. Die Druokspannung 21 9 bleibt unverändert bestehen, aber die Druckspannung P2', die sie teilweise entlastet, nimmt proportional mit d ab, da die Fläche des Zylinderteils, auf welcher der Druck P2 lastet, immer kleiner wird. Deshalb muss ein immer grösserer Teil von P11 durch Z aufgenommen werden. Z verteilt sioh aber auf einen Querschnitte der-gleiche Wandstärke vorausgesetzt-proportional mit d abnimmt. Die auf ein Quersohnittselement bezogene spezifische Zugspannung wird deshalb bei Verkleinerung von d sehr bald den zulässigen Wert überschreiten und das Gefäss wird beim Evakuieren implodieren.

Neuerung

Durch die RRx&iag wird ein Weg aufgezeigt, der die Herstellung

stabiler, insbesondere flacher, grossflächiger Vakuumgefässe ermöglichte

Neuerungsgemäß

wird bei einem Unterdruckgefäss mit mindestens

s

zwei gleichartigen, gekrümmten und einander eng benachbart

gegenüberstehenden Wänden, die Zonen verschiedenen Luftdrucks

voneinander trennen, insbesondere bei einem Vakuumgefäss für eine Kathodenstrahlröhre, vorgeschlagen, von jeweils zwei einander eng benachbart gegenüberstehenden Wänden eine konvex und die andere konkav gekrümmt auszubilden, jede dieser Wände von der Zone höheren Druckes in Richtung auf die Zone niederen Druckes betrachtet.
Neuerung Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. neuerungsgemäss In Fig. 4 ist ein erindungsgesäss ausgebildetes Vakuumgefäss dargestellt. Während der Druck P1 in der konvexen Wand eine Druckspannung P1' verursacht, erzeugt der Druok P1 in der konkaven Wand eine Zugspannung Zig Man macht zweckmässig die Krümmung der beiden Wände gleich ; damit ist P1 = Z1, und das zylinderförmige Verbindungsstück zwischen beiden Wänden, das dann sehr kurz gehalten werden kann, hat die Aufgabe, die auf der linken Seite im Verbindungsstück entstehende Zugspannung mit der auf der rechten Seite entstehenden Druckspannung auszugleichen. Man wird dann, um diesen Ausgleich auf einer möglichst kurzen Strecke zu ermöglichten, etwa die Anordnung von Bild 5 wählen. Die Verbindungsstelle 11 der beiden Wände wird zweokmässig so stark bemessen, dass die dort auftretenden grossen Soherungskräfte nicht zu unzulässig hohen Spannungen führen.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Anordnung sind für die Festigkeit des Gefässes die in der konkaven Wand auftretenden Zugspannungen masgebend, gleiche Stärke und Krümmung der Wände vorausgesetzt. Das ist dadurch begründet, dass bekanntlich die Zugfestigkeit der für den Bau von Valalumgefässen vorzugsweise verwendeten Materialien, beispielsweise Glas, wesentlich kleiner iut als ihre Druckfestigkeit. Mit Rücksicht auf die in der konvexen Wand auftretenden Druckspannungen könnte das Gefäss erheblich grösser gebaut werden. Man kann nun aber die Frontwand einer Kathodenstrahlröhre auch nicht beliebig stark ausbilden. Einerseits wird die Röhre sehr schwer und andererseits ist aus optischen Gründen eine Grenze gesetzt.
Es ist bereits bekannt, zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten die Frontwand einer Kathodenstrahlröhre in mehrere zwischen Aussenraum und Vakuumraum hintereinanderliegende Kammern zu unterteilen wobei die Kammern nicht vollständigevakuiert sind Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ist bei dem in Fig. 6 dargestellten Vakuumgefäas der Vakuumraum 1 durch an den Breitseiten vorgesehene Unterdruckkammern 2 und 3 vom Aussenraum getrennte wobei die Wände 4 und 5 mit konvexer Krümmung jeweils mit Wänden 6 und 7 mit konkaver Krümmung kombiniert sind. Die nicht völlig evakuierten Räume 2 und 3 werden unter so hohem Druck belassen, dass sowohl die konkaven als auch die konvexen Wände gleich stark beansprucht werden, wie es ihrer Wandstärke und ihrer Krümmung entspricht. Der zylinderförmige Teil des Gefäßes kann bei dieser Anordnung in hohem Masse entlastet werden, da sich die Druckspannung Pit der konvexgn und die Zugspannung Z1 der konkaven Wand teilweise oder völlig aufheben.
Der auf der Zylinderfläche lastende Luftdruck P2 stellt meist keine gefährliche Belastung dar, da die Länge des zylindrischen Teiles d nicht gross ist und die Festigkeit durch die Krümmung erhöht wird. Sollten hier doch Schwierigkeiten zu befürchten seinp wenn beispielsweise nicht die Form nach Fig, last sondern die nach Fig. 1b oder o gewählt wird, bei der die seitlichen Begrenzungsfläohen nicht mehr gekrümmt sind, so kann man auch diesen Teil des Gefässes wölben und diese Wölbung mit denen der konkaven und konvexen Wände so abstimmen, dass sich ein Minimum der Beanspruohung ergibt.
Der doppelwandige Abschluß kannnaturgemäss auch von Vorteil sein, wenn es sich nicht darum handelte ein"dosenförmiges" Vakuumgefäss zu bauen, sondern wenn beispielsweise eine Braunsehe Röhre abzuschliessen ist (Fig. 7). Auch bei diesen Gefässen kann, insbesondere bei sehr grossen Durchmessern, die Beanspruchung der verhältnismässig flachen Sohirmwand unzulässig grass werden. Auch hier erreicht man durch Verbindung einer konvexen mit einer konkaven Wandung und Belassung eines ausreichenden Druckes im Zwischenraum 2 eine Entlastung des

zylindrischen Teiles durch Kompensation von P'und Z< Die

auf die konvexe und konkave Wand wirkenden Kräfte werden kleiner, da auf diese nur der geringe Druck p41 auf jene nur die Differenz p1-p4 einwirkt. Neuerung

Die mßäSist nicht auf die erläuterten Auaführungsbeispiele

beschränkte sondern ist allgemein anwendbar auf flache Gefässe mit wenigstens einer nahezu ebenen Fläche beliebiger Form.

Claims

S c h u t z a n s p r ü c h e xgxxxxxxcKoxec

1) Unterdruokgofäss mit mindestens zwei gleichartigen, gekrümmen und einander eng benachbart gegenüberstehenden Wänden, die Zonen verschiedenen Luftdrucks voneinander trennen, insbesondere Vakuumgefäss für Kathodenstrahlröhre, dadurch gekennzeichnet, dass von jeweils zwei einander eng benachbart gegenüberstehenden Wänden eine konvex und die andere konkav gekrümmt ausgebildet ist, jede dieser Wände von der Zone höheren Druckes in Richtung auf die Zone niederen Druckes betrachtet.
2) Gefäas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vakuumraum von den einander eng benachbart gegenüberstehenden Wänden eingeschlossen ist.
3) Gefässe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an seiner (seinen) Breitseite (n) zwischen einem Vakuumraum und dem Aussenraum zumindest eine Kammer verminderten Luftdruckes vorgesehen ist, die von den einander eng benachbart gegenüberstehenden Wänden eingeschlossen ist.
4) Gefäss nach Anspruch 1 und 2y daduroh gekennzeichnete dass die Wände zumindest angenähert gleiche Krümmungsradien aufweisen, derart, dass die in der einen Wand entstehenden Druckspannungen und die in der anderen Wand entstehenden Zugspannungen dem Betrage nach zumindest angenähert gleich gross sind.
5) Gefäss nach Anspruch 1 bis 4e dadurch gekennzeichnet, dass der die Wände verbindende Abschnitt derart ausgebildet ist, dass er die auftretenden Scherungskräfte aufnehmen kann.
6) Gefäss nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der die Wände verbindende Abschnitt eine erhöhte Wandstärke aufweist.
7) Gefäss nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdruck in der (den) Kammer (n) und die Krümmungsradien der Wände derart gemessen sind, dass die Materialbeanspruchung der Wände bei gleicher Wandstärke zumindest angenähert gleich gross ist.