DE2324167A1

DE2324167A1 - Kuehlkoerper fuer eine elektronenroehre

Info

Publication number: DE2324167A1
Application number: DE2324167A
Authority: DE
Inventors: James H Meacham
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1972-05-16
Filing date: 1973-05-12
Publication date: 1973-12-06
Also published as: GB1428252A; FR2184952A1; JPS5549478B2; JPS4942223A; US3919597A; FR2184952B1

Description

DiPL-ING. KLAUS NE¹JBECKER

Patentanwalt
Düsseldorf 1 ■ Schadowplatz

• Düsseldorf, 9. Mai 1973

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Kühlkörper für eine Elektronenröhre

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kühlkörper für Elektronenröhren wie Abtast- oder Abfühlröhren für die Verwendung in Fernsehkameras.

In dem Bemühen, für verschiedene elektronische Systeme nennenswerte Verbesserungen hinsichtlich Größe und Gewicht zu erzielen, ist den sich rasch weiterentwickelnden Verfahren zur Fertigung hybrider Integrierter Schaltkreise große Aufmerksamkeit gewidmet worden. Entsprechend der Möglichkeit, solche Verfahren mit größerem Erfolg einzusetzen, um miniaturisierte digitale Schaltkreise zu erzeugen, ist auch die Notwendigkeit aufgetreten, solche Schaltkreise räumlich günstiger und wirkungsvoller anzuordnen bzw. unterzubringen. Parallel mit den Fortschritten, die auf dem Gebiet der elektronischen Miniaturisierung gemacht worden sind, hat sich somit die Notwendigkeit ergeben, auch die räumliche Anordnung zu verbessern, um einen maximalen Nutzen aus der verringerten Größe der elektronischen Bausteine zu ziehen.

Auf dem Gebiet der Fernsehkameras ist es möglich gewesen, die wesentlichen elektronischen Bausteine auf fünf hybride MultiChip-Blöcke zu reduzieren. Die Verwendung miniaturisierter Hybrid-Blöcke hat in der Tat zu einer von der Anmelderin ent-

Telefon (0211) 32O8 58

309849/0872

Telegramme Custopat <■;·;-:■*■■*>/""T? ;,*» tit,''

wickelten Fernsehkamera geführt, die in dem Apollo-Raumfahrtprogramm verwendet wurde. In ebenen 2,5 cm χ 2,5 cm-Keramikeinheiten untergebracht konnten diese Blöcke in verschiedenen Kompakt-Fernsehkameras erfolgreich eingesetzt werden. Durch intensive Verwendung von digitalen Schaltkreisen wurde der elektronische Aufbau der Kamera sowohl räumlieh als auch elektrisch in geeignete Funktionsblöcke unterteilt, die die gewünschte Isolation zwischen sich und einen logischen Schaltungsverlauf gestatten. Die Funktionsblöcke sind dabei in einzelne Keramikeinheiten umgesetzt worden, die einen Vorverstärker-Hybridblock, einen Nachverstärker-Hybridblock, einen Synchronisiergenerator-Hybridblock, einen Hybridblock zum Schutz gegen Ablenkausfall und einen Ablenk-Hybridblock umfassen. Durch Zusammenfassung dieser Blöcke mit einer Fernsehröhre, einer Spulenanordnung und einer Energiequelle wurde eine funktionsfähige Subminiatur-Fernsehkamera erhalten.

Um eine vollständige Verringerung hinsichtlich der Größe eines fertig zusammengebauten Kamerasystems zu erzielen, sind zusätzliche Verfahren bei der Blockbildung erforderlich geworden. Bei dem Bestreben, die Größe zu verringern ,mußte stets darauf geachtet werden, für eine ausreichende mechanische Festigkeit, eine ausreichende elektrische Abschirmung sowie eine ausreichende ' Wärmeabfuhr von der Röhre und dem zugehörigen Schaltungsaufbau an das Gehäuse der Kamera selbst zu sorgen.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung eines Kühlkörpers, der den geometrischen und mechanischen' Anforderungen, wie sie sich durch die Miniaturisierung der elektronischen Bausteine ergeben, in besserem Maße als bisher genügt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Kühlkörper für eine Elektronenröhre erfindungsgemäß gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) einen zylindrischen Aufbau, der im wesentlichen über die ganze Länge der Elektronenröhre zu der Elektronenröhre konzentrisch

309849/0872

und in wärmeaustauschender Zuordnung zu der Elektronenröhre angeordnet ist; b) eine Abstützeinrichtung, die axial zu dem zylindrischen Aufbau ausgerichtet und in der Lage ist, an der Elektronenröhre und dem zylindrischen Aufbau anzugreifen und die Röhre und den zylindrischen Aufbau in fester konzentrischer Zuordnung zu halten und damit die Elektronenröhre und den zylindrischen Aufbau schwingungssicher festzulegen, wobei die Abstützeinrichtung in bezug sowohl auf den zylindrischen Aufbau als auch die Elektronenröhre in wärmeaustauschender Zuordnung derart angeordnet ist, daß sowohl von dem zylindrischen Aufbau als auch von der Elektronenröhre Wärme abgeleitet wird; sowie c) eine zur Aufnahme der Röhre geeignete Fassung, die sich in die Abstützeinrichtung hineinerstreckt, wobei die Abstützeinrichtung die Fassung gegen externe elektrostatische Aufladunc abschirmt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Fernsehkamera;

Fig. 2 perspektivisch in auseinandergezogener Darstellung eine Ansicht der Fernsehkamera der Fig. 1; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Fernsehkamera der Fig. 1 längs der Linie III - III.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Subminiatur-Fernsehkamerasystem 2. Im Zentrum dieses Fernsehkamerasystems 2 ist eine Abfühl- oder Abtaströhre 4 angeordnet, die typischerweise von einer Vidikon-Aufnahmeröhre gebildet sein kann. Ein zylindrischer Aufbau 6 umgibt die Abfühl- oder Abtaströhre 4 in konzentrischer Zuordnung. Der zylindrische Aufbau 6 hat einen dünnwandigen Zylinder 8 mit daran angebrachten Ablenkspulen 10

3098 4 9/087?

und einer Ausrichtspule 12. Mit dem Ende des zylindrischen Aufbaus ist fest eine präzisionsbearbeitete Ringscheibe 9 verklebt, die an inneren Lippen 37 und 39 von Lagerplatten 36 bzw. 38 mit Kammern für die Aufnahme von Multi-Chip-Blöcken anliegt. Auf die Oberfläche der Ringscheibe 9 kann, ein Schmiermittel wie Siliconfett aufgetragen sein, um eine Drehung der Spulenanordnung um ihre Längsachse zu erleichtern. Der Zylinder 8 ist im wesentlichen über die gesamte Länge der Abtaströhre 4 im Abstand von der Abtaströhre 4 gehalten, jedoch nahe genug an dieser angeordnet, um eine wärmeaustauschende Zuordnung zu gewährleisten. Ein vollmagnetisches Vidikon könnte durch Hinzufügung eines Fokussierspulen-Stromreglers ersetzt sein. Das Prinzip der Unterbringung gemäß der vorliegenden Erfindung ließe sich somit in einem weiten Bereich für Aufnahmeröhren anwenden, einschließlich denjenigen, die Bleioxid-, SEC(Sekundärelektronenleitung)- und EBS-Targetanordnungen verwenden.

Die Abtaströhre 4 wird durch einen Fassungsaufbau 14 mit einer Fassung 16 und einer Röhrenvorspannungsplatte 18 aufgenommen. Die Röhrenvorspannungsplatte 18 dient zur Einstellung des Arbeitspunktes der Abtaströhre und würde typischerweise Potentiometer zur Einstellung des Strahls, der Strahlfokussierung sowie der Targetspannung enthalten. Der Fassungsaufbau 14 ist an einem rückwärtigen Gehäuseteil 20 mittels Schrauben 22 festgelegt.

Das rückwärtige Gehäuseteil 20 würde typischerweise die Hochspannungsversorgung für das Fernsehkamerasystem 2 enthalten. Eine Anschlußklemme 24 würde entweder als Eingangs- oder Ausgangsklemme für das Fernsehkamerasystem 2 dienen. Eine an das rückwärtige Gehäuseteil 20 mittels Schrauben 23 angeschlossene rückwärtige Abdeckplatte 21 dient zur Abdichtung gegen Schmutz: und Feuchtigkeit, gestattet jedoch eine leichte Zugänglichkeit zu der Spannungsversorgung.

309 8 4 9/0872

Die Fassung 16 ragt teilweise in eine Stützmanschette 26 hinein. Die Stützmanschette 26 dient dazu, ein erstes Ende der Abtaströhre 4 zu fixieren. Der zylindrische Aufbau 6 ist gleitend über einen Schulterbund 27 der Stützmanschette 26 geführt, wobei der Schulterbund 27 als Drehring für die Stützmanschette 26 dient. Die zylindrische Anordnung 6 kann somit im Verhältnis zu dem Schulterbund 27 der Stützmanschette 26 gedreht werden, um ihre Ausrichtung in bezug auf die Abtaströhre 4 einzustellen. Die Stützmanschette 26 dient dazu, sowohl die zylindrische Anordnung als auch die Abtaströhre 4 in einer axialen Lage zu halten, bei der der zylindrische Aufbau 6 in einer konzentrischen Zuordnung zu der Abtaströhre 4 gehalten wird.

Das zweite Ende der Abtaströhre 4 wird durch eine Spannplatte in seiner axialen Ausrichtung gehalten. Eine über die Spannplatte 28 gepaßte Frontmaske 30 begrenzt die optische'Information, die das Abtastgebiet erreichen kann. Die Frontmaske 30 und die Spannplatte 28 sind an dem Gehäuse mittels Schrauben 32 festgelegt. Eine Frontplatte 34 dient als vordere Gehäuseabdeckung der Fernsehkamerasystems 2.

Lagerplatten 36 und 38 mit Kammern für die Aufnahme der MultiChip-Blöcke bilden die hauptsächlichen Abstützelemente für die Ober- und die Unterseite des Fernsehkamerasystems 2. Die Lagerplatten 36 und 38 erstrecken sich in Längsrichtung parallel zur Achse der Abtaströhre 4. Die Lagerplatten 36 und 38 sind jeweils mit drei Kammern versehen, in die die Multi-Chip-Hybridblöcke 40-1 bis 40-6 eingesetzt werden können. Jeder Hybridblock 40-1 bis 40-6 ist mit Anschlüssen 62 bzw. 64 (vgl. Fig. 3) versehen, die von gegenüberliegenden Kanten des Blocks aus vorspringen. Jeder Block 40-1 bis 40-6 ist von dem benachbarten Block durch Rippen 42 getrennt, die an den Lagerplatten 36 bzw. 38 angebracht sind. Die Multi-Chip-Hybridblöcke sind in den Kammern dicht durch ineinander eingreifende Deckplatten 44, 46 bzw. 48, die an die Lagerplatte 36 angeschlossen sind, bzw. Deckplatten 50, 52 und 54, die an die Lagerplatte 38 angeschlossen sind,

309849/0872

eingefaßt. Die Multi-Chip-Hybridblöcke 40-1 bis 40-6 sind so wirksam gegen Schmutz und Feuchtigkeit abgedichtet. Sie sind dennoch leicht zugänglich, indem einfach eine der Abdeckplatten 44, 46, 48 bzw. 50, 52 oder 54 abgenommen wird. Die Lagerplatten 36 und 38 und die Stützmanschette 26 sind mit dem rückwärtigen Gehäuseteil 20 durch Schrauben 56 verbunden. Der resultierende Aufbau stellt eine Einheit mit großer mechanischer Festigkeit dar, die den Vorteil hat, einen guten Wärmeübergang mittels des zylindrischen Aufbaus 6, der sich in enger wärmeaustauschender Zuordnung zu der Abtaströhre 4 befindet,und mittels der Stützmanschette 26, die sich in enger wärmeaustauschender Zuordnung zu den an der Ober- bzw. Unterseite angeordneten Lagerplatten 36 und 38 des Gehäuses befindet, zu gewährleisten. Zugleich sorgt die Stützmanschette 26 für eine Abschirmung des Sockels der Abtaströhre gegenüber einer äußeren elektrischen Aufladung.

Mit Fig. 2 ist eine auseinandergezogene oder Explosionsdarstellung des Fernsehkamerasystems der Fig. 1 wiedergegeben. Diese Ansicht zeigt genauer die gegenseitige Zuordnung der Bestandteile des Fernsehkamerasystems 2. Da die Bestandteile des Fernsehkamerasystems 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist es entbehrlich, Fig. 2 im einzelnen zu beschreiben. Zusätzlich sind jedoch gedruckte Schaltplatten 58 und 6O zu erkennen, die in Fig. 1 nicht gezeigt und so angeordnet sind, daß sie an die Kanten der oberen bzw. unteren Lagerplatte und 38 angrenzen. Diese gedruckten Schaltplatten 58 und 60 verleihen dem Aufbau ihrerseits ein gewisses Maß an mechanischer Festigkeit. Die gedruckten Schaltplatten sind so angeordnet, daß leicht eine Verbindung mit allen Multi-Chip-Hybridblöcken 40-1 bis 40-6 hergestellt werden kann.

Wie mit Fig. 2 weiter gezeigt, ist dafür gesorgt, daß der zylindrische Aufbau 6 sich um seine Längsachse drehen kann. D"abei gleitet der zylindrische Aufbau 6 auf dem Schulterbund

309849/0872

232416?

der Stützmanschette 26 sowie längs der inneren Lippen 37 und 39 der lagerplatten 36 bzw. 38. An diametral gegenüberliegenden Kanten der Ringscheibe 9 angebrachte Lappenil bilden parallel zur Achse der Abtaströhre 4 verlaufende Vorsprünge, an denen der Benutzer des Fernsehkamerasystems 2 leicht mittels eines Werkzeugs wie etwa eines Schraubenziehers angreifen kann, um den zylindrischen Aufbau zu drehen. Der Zugang ist möglich, sobald die Frontplatte 34 entfernt worden ist. Die Spannplatte und die Frontmaske 30 sind dabei so ausgebildet, daß der Zugang zu den Lappen 11 nicht behindert wird. Die Lappen 11 erstrecken sich zu der Frontplatte 34 hin mit einer Länge, die die gemeinsame Dicke der Spannplatte 28 und der Frontmaske 30 nicht übersteigt. Es versteht sich, daß diese Ausbildung sich abwandeln läßt, indem beispielsweise Vertiefungen in der Eingscheibe 9 anstelle der Lappen 11 vorgesehen werden, an der.en dann ebenfalls angegriffen werden könnte, um den zylindrischen Aufbau 6 zu drehen. Bei einem solchen Subminiatur-Fernse.ikamerasystem 2, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, sind leichte Zugänglichkeit und die Möglichkeit, mit einfachen Mitteln zu arbeiten, um die Ablenkspulen 10 zu drehen, wesentlich.

Fig. 3 zeigt einen weiteren Querschnitt durch das Fernsehkamerasystem der Fig. 1 und 2. In Fig. 3 ist die Abtaströhre 4 im Zentrum des Gehäuses angeordnet, wobei die gedruckten Schaltplatten 58 und 60 als Seitenplatten und die Lagerplatten 36 und 38 als obere bzw. untere Platte angeordnet sind» Konzentrisch zu der Abtaströhre 4 verläuft, mit geringem Abstand davon, der Zylinder 8. An dem Zylinder 8 sind die Ablenkspulen 10 angebracht. Die MuIti-Chip-Hybridblocke 40-2 und 40-5 sind sandwichartig zwischen den Lagerplatten 36 und 38 einerseits sowie den Deckplatten 46 und 52 andererseits eingeschlossen. Die Anschlüsse 62 und 64 des Hybridblocks 40-2 sind so ausgebildet, daß sie auf die Kontakte 63 bzw. 65 der gedruckten Schaltplatten 58 bzw. 60 auftreffen. In ähnlicher Weise sind Anschlüsse 66 und 68 des Hybridblocks 40-5 so ausgebildet, daß sie auf Kon.takte 67 und 69

309849/0872

der gedruckten Schaltplatten 58 bzw. 60 auftreffen. Alle elektrischen Verbindungen, die nach dem Zusammenbau des Fernsehkamerasystems 2 hergestellt werden, können somit an den Kanten der gedruckten Schallplatten 58 und 60 vorgenommen werden, wo die Anschlüsse von den verschiedenen.Multi-Chip-Hybridblocken bequem zu den Kontakten der jeweiligen gedruckten Schaltplatten geführt werden können.

Der beschriebene konstruktive Aufbau läßt sich bequem für verschiedene magnetisch abgelenkte Bildsysteme einsetzen. Der entsprechende elektrische Konstrukteur kann, nachdem er die Daten für die einzelnen Hybridblöcke festgelegt hat, ein geeignetes Kamerasysfcem herstellen, indem einfach die entsprechenden Blöcke in den vorhandenen Aufbau eingesetzt werden. Die fertige Anordnung kann eine extrem kleine Größe besitzen, und die notwendigen elektrischen Verbindungen lassen sich sehr einfach herstellen.

Die Möglichkeit, eine Kamera auf diese Weise aufzubauen und herzustellen, führt zu einer guten mechanischen Festigkeit, einer angemessenen elektrischen Abschirmung des Röhrensockels sowie einem ausreichenden Wärmeübergang, um bei angemessenen Temperaturen arbeiten zu können. Eine solche Kamera eignet sich infolge ihrer verringerten räumlichen Abmessungen und ihres verringerten Gewichts speziell für den Einsatz in Verbindung mit Raumfahrt- und kardanisch aufgehängten Video-Nachlaufsystemen,

Die Abfuhr der Wärme von der Abtaströhre zu dem Gehäuse des Kamerasystems mittels des Block- und Abstutζaufbaus führt dazu, daß der endgültige kleine Aufbau bei einer weit niedrigeren Temperatur betrieben werden kann, als dies sonst möglich wäre. In der Praxis sind Subminiatur-Kameras mit einer Verlustleistung von 6 W, die von dem vorstehend erläuterten Gestaltungsprinzip Gebrauch machen, in einer auf Raumtemperatur befindlichen Umgebung bei einer Temperatur von 39° C betrieben worden. Somit

309849/0872

232416?

ließ die Kamera sich beträchtlich unterhalb des Wertes von 55° C für das Gehäuse halten, bei d« vermögen beeinträchtigt werden kann,

55° C für das Gehäuse halten, bei dem das elektrische Leistungs-

Patentansprüche!

309849/0872

Claims

-■10 - Patentansprüche

1.JKühlkörper für eine Elektronenröhre, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Einen zylindrischen Aufbau (6), der im wesentlichen über die ganze Länge der Elektronenröhre konzentrisch und in wärmeaustauschender Zuordnung zu der Elektronenröhre angeordnet ist; b) eine Abstützeinrichtung, die axial zu dem zylindrischen Aufbau ausgerichtet und in der Lage ist, an der Elektronenröhre und dem zylindrischen Aufbau anzugreifen und die Elektronenröhre und den zylindrischen Aufbau in fester konzentrischer Zuordnung zu halten und damit die Elektronenröhre und den zylindrischen Aufbau schwingungssicher festzulegen, wobei die Abstützeinrichtung in bezug sowohl auf den zylindrischen Aufbau als auch die Elektronenröhre in wärmeaustauschender Zuordnung derart angeordnet ist, daß sowohl von dem zylindrischen Aufbau als auch von der Elektronenröhre Wärme abgeleitet wird; sowie c) einen zur Aufnahme der Röhre geeigneten Fassungsaufbau (14) , der sich in die Abstützeinrichtung hineinerstreckt, wobei die Abstützeinrichtung den Fassungsaufbau gegen externe elektrostatische Aufladung abschirmt.

2. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Aufbau Ablenkspulen aufweist.

3. Kühlkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützeinrichtung eine zylindrische Form hat.

4. Kühlkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die Abstützeinrichtung an dem zylindrischen Aufbau gleitend, angreift, so daß der zylindrische Aufbau im Verhältnis zu der Elektronenröhre drehbar ist.

309849/0872

- li -

5. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fassungsaufbau eine Röhrenvorspannungsplatte (18)aufweist, die starr an die Abstützeinrichtung angeschlossen ist und die Abstützeinrichtung in axialer Ausrichtung in bezug auf den Fassungsaufbau hält.

6. Kühlkör5»r nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fassungaufbau (14) eine Fassung (16) aufweist, die an der Röhrenvorspannungsplatte (18) angebracht ist und in die Abstützeinrichtung hineinragt.

7. Kühlkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner eine Gehäuseanordnung aufweist, die den zylindrischen Aufbau, die Abstützeinrichtung, den Fassungsaufbau sowie die Elektronenröhre umschließt und an die Abstützeinrichtung in wärmeaustauschender Zuordnung angeschlossen ist, um Wärme von der Abstützeinrichtung wirksam an die Gehäuseanordnung weiterzuleiten.

8. Kühlkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Aufbau eine Einrichtung zur Aufnahme eines Werkzeugs in einer festgelegten WinkelZuordnung zu dem zylindrischen Aufbau aufweist, um dem zylindrischen Aufbau eine Drehbewegung zu erteilen.

9. Kühlkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufnahme des Werkzeugs von Lappen (11) gebildet ist, die von einem Ende des zylindrischen Aufbaus vorspringen.

10. Kühlkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9 für eine Fernsehkamera-Abtaströhre, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Aufbau (6) einen dünnwandigen Zylinder (8), einen an dem Zylinder (8) angebrachten Ablenks.pulen-Aufbau sowie einen Fokussierspulen-Aufbau aufweist, der neben dem

309849/0872

Äblenkspulen-Aufbau an dem Zylinder (8) angebracht ist.

11. Kühlkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützeinrichtung eine zylindrische Stützmanschette (26) mit einem Schulterbund (27) aufweist, der so ausgebildet und angeordnet ist, daß er den zylindrischen Aufbau (6) in drehgleitender Zuordnung des zylindrischen Aufbaus zu der Abtaströhre (4) aufnimmt.

KN/jn 3

309049/0872

Leerseife