Отпаячная печь

Союз СоветскихСоциалистическихреспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ои 873304(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22)Заявлено 08,02.80 21) 28815с присоединением заявки ЭЙ 8(51)М, Кд. 1 1 9/4 ударстааммыВ квинта СССРОпубликовано 15,10.81. Бюллетень М 3 и изфбратеммметкрытмй опубликования описания 18. 1081 2) Авторы изобретен Иофис В.К. Галкин, В.А. Бурлаков и 1) Заявитель 54) ОТПАЯЧНАЯ П я печь, сосра с конват Изобретение относится к электронной технике, в частности к изготовлению элементов оборудования для автоматического процесса обезгаживания активировки катода и перепайки штенгеля кинескопов, а именно к отпаячным печам.Известна конструкция отпаячной пе чи, которая состоит из корпуса, несущего и вспомогательных изоляторов, одного или двух нагревателей и контактного узла с крепежными деталями Г 11Однако известная конструкция характеризуется большей потребляемой1 мощностью недостаточной температурной стабилизацией и малым сроком службы нагревателя, что ведет к повышенному браку кинескопов, сложности и трудоемкости конструкции.Известны также отпаячнатоящая из несущего изолятотактной системой и спирального нагрееля с экраном, установленного с,зазором в осевой полости изолятора.Высокое качество отпая штенгеля .;инескопа достигается применением нагревателя большого диаметра, установленного ниже контактных штырьков кинеско- Юпа с большим воздушным зазором между нагревателем и штенгелем. Большой зазор позволяет сгладить на поверхности штенгеля температурную неравномерность Оповерхности нагревателя из-за неравномерного нагрева отдельных участков спирали. Для устранения межвитковых замыканий витки спирали уложены в винтовые канавки керамических эполувтулок с шагом превышающим диаФметр проволоки спирали. Эти керамические элементы должны плотно облегать витки спирали чтобы обеспечитьодинаковый уровень теплоотвода со всей поверхности спирали, что принципиально важно в конструкции печи, так как обеспечить высокое качество отпайки штенгеля и снизить брак кине. скопов в состоянии только те печи,45 которые имеют постоянный уровень теплоотвода от спирали нагревателя в процессе его эксплуатации. Только при соблюдении этого условия можно добиться постоянства температуры нагре 1вателя у сотен отпаячных печей, установленных на конвейерных. печах обеэгаживания кинескопов. Постоянство общего теплоотвода у этих нагревателей при соблюдении постоянства их элек трического сопротивления и постоянства их питания по току или напряжению является условием необходимым, но недостаточным для получения высокого качества отпайки штенгеля 111 . 15Однако высокое качество отпайки штенгеля возможно при соблюдении постоянства не средней температуры нагревателя, а при соблюдении постоянства температуры, каждого отдельно взятого. участка спирали нагревателя, т.е. недопустимо, чтобы отдельные участки спирали были нагреты сильнее, чем соседние. Постоянства температуры у существующих печей по всей поверхности нагревателя добиться очень сложно, так как если между спиралью и поддерживающим ее элементом есть зазор, то температура спирали в этом месте повысится и форма температурного поля нагревателя. исказится, соответственно исказится и форма стеклянного штенгеля при его перепайке, а это может привести к браку вакуумного прибора.Практически в этой конструкции печи35 невозможно добиться полного прилега.ния витков спирали. нагревателя и поддерживающим элементам, так как и спи- . раль нагревателя и керамические полу- втулки изготовляются с конечной точ 40 постыл. Поэтому в реальных нагрева-.телях форма температурного поля иска- жена в той или иной мере. Для компенсации этого недостатка необходим большой воздушный зазор между нагревателем и штенгелем, Поддерживающие элементы выполнены из термостойкой и механически прочной керамики, а такая керамика обладает высокой теплопроводностью, поэтому высокая потребляемая электроотпаем мощность является его вторым принципиальным недостатком. Следующий недостаток конструкции заключается в малом сроке службы нагревателя. Это вызвано тем, что спираль закреплена в полувтулках с зазором 55 между витками, поэтому излучающая поверхность нагревателя уменьшается на величину площади межвитковых зазоров и становится намного меньше теоретически возможной. В результате позаконам термодинамики его температуру необходимо увеличить для получениянеобходимой температуры перепаиваемого штенгеля, а увеличение температуры нагревателя уменьшает его срокслужбы. Так, например, нихромовыйнагревательф 1 мм из сплава Х 20 Н 80при 1175 С имеет срок службы околоо500 ч, а если снизить его температуру всего на 50 С, его срок службыоувеличится вдвое.В связи с возросшими требованиямивсе больше выпускается кинескоповс узкой горловиной и малой длинойотпаянного штенгеля. По современнымтребованиям длина отпаянного штенгеля должна быть на одном уровне с длиной контактных штырьков кинескопаЭили длиннее их не более, чем на 23 мм. Ранее эта величина допускалась6-10 мм. Для того, чтобы отпаятьна уровне штырьков, стало необходимо часть нагревателя ввестив полость ножки кинескопа, ограниченной внутри штенгелем, а снаружиконтактными штырькамиЭто условиеособенно трудно выполнить для кинескопов с узкой горловиной, так как у нихконтактные штырьки расположены на окружности меньшего диаметра, поэтомуполость, в которой должен разместитьсянагреватель имеет зазор между штенгелем и контактным штырьком всего 2,5 мм.Целью данного изобретения являетсяуменьшение габаритов осевой полостиизолятора и нагревателя и увеличение,срока службы отпаячной печи.Поставленная цель достигается тем,что в отпаячной печи, состоящей из несущего изолятора с контактной системойи спирального нагревателя с экраном,установленного с зазором в осевой полости изолятора, нагреватель с экраном установлен на выступах, имеющихсяв осевой полости изолятора, а экранвыполнен из жаростойкого волокна с малым коэффициентом черноты.Кроме .того экран выполнен в виделенты из кварцевого волокна,При этом отношение высоты Н нагревателя к его диаметру О, равноу1,0 - 1,5 11 )ысота выступа определена из соотношенияЬ =0,2-0,8)3 (2)где В - диаметр проволоки нагревателя,5 873304При этом площадь б вершины выступа и площадьмежду соседними выступами находятся между собой в соотно- шении 40 В = (50 ф 100)б ф (3)Размеры осевой полости изолятора.определены из соотношенийЭ= (1,03-1,04) ф +2 Ь +2 У); (4)Н = (1 ъ 05-1 э 2) Н (5)где ц - диаметр полости; 0Н - высота полости;1оф - толщина стенки экрана.На фиг. 1,представлена отпаячнаяпечь, в плане; на фиг. 2 - то же, разрез; на фиг, 3 - выступы осевой полости.Отпаячная йечь состоит из несущегоизолятора 1, внутри которого на выступах 2 расположен диэлектрический экран 3 с нагревателем 4. В верхней части несущего изолятора расположенаконтактная система 5 и крепежные детали 6. Отпаячная печь установлена наножку кинескопа 7,Собирают отпаячную печь следующим 25образом.В осевое отверстие несущего изолятора 1 ( фиг. 1), изготовленного известными методами, на выступы 2 устанавливается отрезок кварцевой ленты, равный длине окружности нагрева"теля, который служит экраном 3. Внутрьэкрана устанавливается нагреватель 4,на свои места устанавливаются детали контактной системы 5 (фиг, 2) и35все это крепится к несущему изолятору крепежными деталями 6. Грани выступов параллельны образующим отверстиям, а между этими выступами и нагревателем установлен экран, выполненный из диэлектрического материалав виде ткани или бумаги, обладающегоодновременно свойствами: жаропрочность, низкая теплопроводность, достаточная гибкость и механическая проч 45ность, исключающая разрушение экранав случае смещения нагревателя штенгелем при небрежной установке электроотпая на ножку кинескопа. Для обеспечения высоты отпайки штенгеля на50уровне высоты контактных штырьковкинескопа нагреватель совместно с системой термостабилизации заходит частично внутрь полости, ограниченнойвнутри штенгелем, аснаружи штырькаминожки кинескопа. 55Числовые коэффициенты в формулахвытекают,из следующих соображений.Если в формуле (1) коэффициент приЭ 6меньше единицы 1, то эа счет уменьшения излучающей поверхности нагревателя для перепайки штенгеля потребуется увеличить его температуру.Увеличение температуры ведет к увеличению уровня теплоотвода. Возросшие потери можно компенсировать только путем подвода энергии из вне, т.е. увеличивая напряжение на нагревателе. В результате межвитковое напряжение превышает допустимый предел, произойдет межвитковое замыкание и отпаячная печь выйдет из строя. Если коэффициент больше 1,5 то это благоприятно сказывается на работе нагревателя, но из-за увеличения высоты нагревателя увеличивается зона перепайки и в результате из расплавленного штенгеля в кинескоп поступает большее количество паров воды и газа, растворенного в стекле. Количество газов и воды превышает установленные нормы и в результате увеличивается брак кинескопов. Чтобы лучше понять смысл числовых коэффициентов в формулах (4) и (5) учитывается, что для создания нагревателей необходимо обеспечить межвитковую изоляцию нагревателя, что решается путем создания и фиксации каким-либо способом межвиткового зазора. Уменьшение излучающей поверхности в этом случае компенсируется увеличением температуры нагревателя, а вызванное увеличением температуры снижение его срока службы компенсируется увеличением сечения нагревателя, что приводит к увеличению габаритов всего нагревателя. Современные требования к кинескопу накладывают ограничение на габариты нагревателя, Поэтому традиционный подход к проблеме делает ее практически неразрешимой. В то же время известно, что окисная пленка, которая защищает металл нагревателя при рабочей:температуре от окисления и разрушения кислородом воздуха является изолятором, но ввиду своей ничтожной толщины, десятые доли микрона, она выдерживает напряжение между соседними витками не более 1 В. При температуре свыше 1100 С диэлектрические свойства защитной пленки сильно снижаются. Эти свойства защитной пленки в существующих печах не удается реализовать из-за высокой температуры нагревателя и высокого межвиткового напряжения.В предлагаемом изобретении температура нагревателя снижена за счет из87330 конструкцию. готовления спирали без межвитковых зазоров, а межвитковое напряжение снижено за счет высокоэффективной термоизоляции нагревателя в виде воздушного зазора и экрана из кварцевой 5 ленты. Высокоэффективная термоизоляция позволяет в несколько раз снизить уровень теплоотвода со спирали и соответственно во столько же раз снизить подводимую мощность электроэиер гии, а за счет снижения температуры нагревателя она снижается еще больше. Конечный результат - снижение межвиткового напряжения. Для надежной работы межвитковой изоляции из собственной 15 окисной пленки нагревателя эти два условия необходимы, но не достаточны. Нужно принять специальные меры, что . бы изоляция не разрушалась во время работы от механических условий, При рабочей температуре надо учитывать только две силы, действующие на нагреватель. Это сила тяжести и термомеханические напряжения в нагревателе изза его расширения. Вторая сила настоль 5 ко велика, что если не принять специальных мер, она разрушит не только тонкую изоляционную пленку, но даже изолятор отпаячной печи. Примененный в предлагаемой печи принцип термостабилизации температуры нагревателя не требует плотного его прилегания к поддерживающим элементам, т,е. к экрану и керамическим выступам, поэтому путем введения зазора можно полностью35 разгрузить спираль от воздействия термомеханических нагрузок. В этом и заключается физический смысл числовых коэффициентов в Формулах (4) и (5). При рабочих температурах размеры наг 40 ревателя увеличиваются на 27, поэтому в Формуле (4) минимальный коэфФициент равен 1,03, увеличение этого коэффициента свыше 1,04 приводит к тому, что из-за потери формы нагревателя в радиальном направлении из 45 меняется форма его температурного поля, а так как расстояние между нагревателем и штенгелем очень мало из-за габаритных ограничений, то это изменение формы температурного по О ля воспринимается штенгелем, Его Форма искажается, а это может привести к браку кинескопа. Смысл коэффициентов в формуле (5)аналогичный. Больший интервал между коэффициентами объ ясняется меньшим влиянием потери Формы нагревателя в осевом направлении на качество перепайки штенге 4 8ля. Таким образом, при рабочих температурах и заданных коэффициентах витки спирали могут свободно перемещаться относительно друг друга. Под действием силы тяжести витки ложатся друг на друга, но так как вес спирали очень мал, то это усилие не может разрушить изоляционную пленку. Коэффициенты в формуле 3) показывают во сколько раз площадь вершины поддерживающего экран и нагреватель выступа меньше площади между выступами, которая отражает часть падающей на нее от нагревателя энергии. Поэтому, если числовой коэффициент в формуле 3) меньше пятидесяти, то нарушается эффективная работа системы термостабилизации, так как спираль .нагревателя под широким выступом сильнее охлаждается, а это ведет к искажению формы температурного поля и соответственно к искажению формы перепаиваемого штенгеля, Если коэффициент больше ста, то выступ становится настолько тонким, что разрушает экран или разрушается сам,формула 2) показывает как зависит высота выступает от диаметра проволоки нагревателя. Если коэффициент меньше 0,2, то нарушается эффективная работа системы термостабилизации, а зто ведет к браку кинескопов. Если коэффициент больше 0,8, то это практически не сказывается на работе системы термостабилизации, а лишь увеличи-. вает ее габариты. При остром дефиците пространства, в котором должен размещаться нагреватель с системой термостабилизации, этот коэффициент практически не может быть реализован.Использование предлагаемого изобретения позволяет снизить потребляемую мощность в 2-3 раза, изготовлять кинескопы с коротким штенгелем и при этом еще на 1-2 Ж снизить их брак, не менее чем на 507 увеличить срок службы отпаячной печи и упростить ее формула изобретения 1. Отпаячная печь, состоящая иэ несущего изолятора с контактной системой и спирального нагревателя с экраном, установленного с зазором в осевой полости изолятора, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения габаритов осевой полости.осевой полости изолятора, а экранвыполнен из жаростойкого волокнас малым коэффициентом черноты,2. Печь по п. 1, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что экран выполненв виде ленты из кварцевого волокна.3. Печь по п.п. 1 и 2, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что отношениевысоты Н нагревателя к его диаметруО равно 1,0-1,5,4. Печь по п,п, 1 и 2, о т л и -8 ч а ю щ а я с я тем, что высота выступов Ь определена из соотношения Ь= (0,2-0,8) д, где с 1 - диаметр проволоки нагревателя,5. Печь по п,п. 1 и 2, о т л и -ч 10733045 вершины выступа и площадь5 между соседними выступами находятсямежду собой в соотношении 5=(50 в 15 6, Печь по п.п. 1 и 2, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что размерыосевой полости изолятора определеныиз соотношений 0 = (1,03-1,04)к(0+2 Ь+20) и Н = (1,05-1,2)Н , где10 О 1 - диаметр полости; Н 1 - высотаполости; О - толщина стенки экрана.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Барановский В.И. Технология15 производства приемных элекуроннолучевых трубок, М., "Энергия", с. 275,рис. 12-5.2, Патент США Р 3100251,