ЦЕНТРАТОР ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ НАКОНЕЧНИКОВ Российский патент 1994 года по МПК G02B6/36 

Изобретение относится к технике волоконно-оптических систем передачи информации и предназначено для соединения армированных наконечниками волокон.

Разъемные соединители, содержащие жесткие армирующие наконечники, в которых установлены волокна, должны обеспечивать точное совмещение осей волокон, их защиту от внешних воздействий, а также надежное и жесткое закрепление волокон. В соединителях наконечники устанавливаются в центраторах, обычно выполненных в виде втулок.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к изобретению является центратор для соединения оптических наконечников, содержащий цилиндрическую втулку с осевым отверстием, выполненным с диаметром, большим диаметра соединяемых наконечников, множество жестких центрирующих элементов, установленных в отверстиях втулки равномерно по ее боковой поверхности по крайней мере у ее краев и с каждой стороны от середины ее длины, и наружную оболочку, установленную с возможностью контактирования с центрирующими элементами, при этом поперечный размер центрирующих элементов больше зазора между внутренним диаметром наружной оболочки и внешним диаметром соединяемых наконечников.

Недостатком известного центратора является невозможность независимого центрирования каждого из двух соединяемых наконечников, обеспечивающего раздельность и индивидуальность аккомодации каждого наконечника в соединительном элементе.

Целью изобретения является улучшение поперечной центровки и осевой балансировки.

Цель достигается тем, что в центраторе для соединения оптических наконечников, содержащем цилиндрическую втулку с осевым отверстием, выполненным с диаметром, большим диаметра соединяемых наконечников, множество жестких центрирующих элементов, установленных в отверстиях втулки равномерно по ее боковой поверхности по крайней мере у ее краев и с каждой стороны от середины ее длины, и наружную оболочку, установленную с возможностью контактирования с центрирующими элементами, при этом поперечный размер центрирующих элементов больше зазора между внутренним диаметром наружной оболочки и внешним диаметром соединяемых наконечников, наружную оболочку выполняют упругой из двух частей, каждая из которых установлена на соответствующей половине длины втулки.

Раздельное выполнение упругих оболочек позволяет каждой половине центрирующего соединительного элемента фиксировать свой наконечник независимо от другой.

Если бы упругая оболочка была бы единой, то при соединении наконечников различных диаметров наконечник большего диаметра мог разжать упругую оболочку настолько, что наконечник меньшего диаметра не был бы обжат (а значит сцентрирован) должным образом.

На фиг. 1 и 2 показано построение центрирующего соединительного элемента (примеры конкретного выполнения); на фиг. 3 - работа соединительного элемента; на фиг. 4, 5 - примеры конкретного выполнения поддерживающего элемента и центрирующих элементов соответственно.

Центрирующий соединительный элемент (фиг. 1) содержит поддерживающий элемент 1 в виде цилиндрической жесткой втулки круглого поперечного сечения с постоянной толщиной стенки, множество центрирующих элементов 2 в виде одинаковых жестких шариков, вставленных снаружи в круглые отверстия 3 поддерживающего элемента - втулки 1, и две упругих эластичных оболочки 4, 5 из резиноподобного материала, надетых каждая на свою половину длины поддерживающего элемента - втулки 1 поверх шариков и прижимающих центрирующие элементы 2 к поддерживающему элементу - втулке 1. Врутренний диаметр поддерживающего элемента-втулки 1 превышает наружный диаметр наконечников и обеспечивает их свободное вставление во втулку. Отверстия 3 под центрирующие элементы 2 распределены по образующей поверхности поддерживающего элемента-втулки 1 равномерно по длине и по окружности поперечного сечения. Отверстия 3 в поддерживающем элементе-втулке имеют диаметр (меньший диаметра шариков 2) такой, что шарики 2 выступают внутрь втулки, оставляя внутри втулки просвет, по диаметру несколько меньший диаметра наконечника. Вся структура устройства симметрична.

Центрирующие элементы - шарики распределены по поверхности поддерживающего элемента - втулки "поясами". В каждом "поясе" шарики распределены по окружности равномерно.

Число шариков (фиг. 1), распределенных по окружности в каждом "поясе", пять (предпочтительно должно быть не менее трех), а число "поясов" на каждой половине длины втулки - четыре. Число "поясов" шариков на каждой половине длины втулки должно быть не менее двух, причем обязательно у края и у самой середины длины втулки - поддерживающего элемента - для продольной балансировки наконечников (фиг. 2).

При вставлении наконечников круглого поперечного сечения, которыми оконцованы световоды, с противоположных концов в предложенный соединительный элемент (фиг. 1) шарики несколько разжимаются, выталкиваются наконечниками (фиг. 3). При этом со стороны подпружиненных оболочек (на фиг. 3 не показаны) развиваются силы Р, направленные внутрь. Тем самым наконечники оказываются обжатыми множеством центрирующих элементов-шариков. Поскольку каждый из наконечников фиксируется с помощью своей упругой оболочки 4 или 5, наконечники центрируются в устройство полностью независимо друг от друга. В силу симметричности всей конструкции механические силы и моменты, воздействующие на наконечники, сбалансированы, и наконечники центрируются и не перекашиваются даже при различии диаметров соединяемых наконечников.

При этом, чем больше центрирующих элементов, тем меньше сказываются их индивидуальные особенности из-за статического усреднения свойств, и тем лучше центровка и продольная балансировка наконечников.

Таким образом, в центраторе продольная ось не сбивается и наконечники центрируются и продольно балансируются даже в случае некоторого различия их диаметров.

В наилучшем примере конкретного выполнения, аналогичном примеру по фиг. 1, 2, почти вся внутренняя поверхность соединительного элемента образована выступающими внутрь "подпружиненными" извне центрирующими элементами - шариками, а втулка имеет минимальную возможную собственную внутреннюю поверхность и служит лишь для поддержки шариков, чтобы они не "осыпались" внутрь.

Упругие оболочки 4, 5 могут представлять собой тонкостенные трубки резиноподобного материала, надетые поверх шариков, либо толстостенный блок, в который залита жесткая втулка с вставленными в нее центрирующими элементами, расчлененный посередине длины втулки. Упругие свойства оболочек одинаковы по длине и по окружности втулки.

В других примерах конкретного выполнения поддерживающий элемент - втулка может иметь отверстия 3 самой разнообразной формы (фиг. 4): круглые отверстия, поперечные прорези, продольные прорези и т.д. Конструкция втулки характеризуется следующими особенностями:
- отверстия втулки обеспечивают поддерживание центрирующих элементов, не допуская их "осыпания" внутрь устройства,
- отверстия втулки обеспечивают равномерность размещения центрирующих элементов по окружности (для уравновешивания сил, действующих со стороны центрирующих элементов на наконечник, и достижения центровки наконечников),
- отверстия обеспечивают обжим наконечников центрирующими элементами как минимум у края втулки и у ее середины, т.е. наконечники фиксируются и центрируются по крайней мере у места вставления во втулку и у места стыковки их торцов - в двух крайних точках наконечников, вставляемых в соединительный элемент (для достижения продольного балансировки - выравнивания осей наконечников).

Центрирующие элементы также могут иметь различную форму (фиг. 5). Они характеризуются следующими особенностями:
- будучи вставлены в отверстия втулки, центрирующие элементы своими частями, выступающими внутрь устройства, образуют просвет, по диаметру несколько меньший диаметра вставляемых наконечников (под диаметром просвета понимается диаметр вписанной окружности);
- при выталкивании центрирующего элемента вовне вставляемым наконечником из отверстия во втулке сила, которую он прикладывает к наконечнику в результате деформации упругой оболочки, направлена к продольной оси втулки перпендикулярно ей;
- центрирующие элементы обеспечивают достаточно легкий на практике ввод наконечника в устройство (например, благодаря скосам на части, обращенной внутрь втулки).

Наиболее приемлем шар надлежащего диаметра, но пригодны также усеченный конус, усеченная пирамида, цилиндрическая игла и т.д., изготовленные, например, из металла. Центрирующие элементы вставляются извне в отверстия втулки сужающимися частями внутрь; иглы располагаются в отверстиях вдоль или поперек продольной оси втулки, опираясь своими концами на края отверстий.

В центраторе наконечники испытывают радиально-симметричное сжатие, центрирующее их друг относительно друга даже в случае некоторого различия их радиусов. Вставляемые наконечники даже с различающимися радиусами разжимают свои механически развязанные участки без нарушения радиальной симметричности устройства, причем как минимум по краям длины наконечников, при этом вся структура сохраняет продольную ось неискаженной, прямолинейной, несмещенной, ненаклоненной.

Радиально-симметричный обжим наконечников в центраторе обеспечивает надежную независимую фиксацию наконечников, сохраняя тем самым их центровку и осевую балансировку в условиях неблагоприятных внешних воздействий и некоторого различия радиусов.

При использовании центраторов в разъемном соединителе требования к точности внешнего радиуса наконечников облегчаются.

Центратор может быть реализован из современных материалов: металла, пластмассы (втулка, центрирующие элементы), резины, полимеров (упругие оболочки). Он может быть использован для соединения оконцованных волноводов типов ТХО.735.094 ТУ, ТХО. 735.093 ТУ, ТХО.735.087 ТУ.

Использование: волоконно-оптические системы передачи данных. Сущность изобретения: центратор содержит цилиндрическую втулку с осевым отверстием, выполненным с диаметром, большим диаметра соединяемых наконечников, множество жестких центрирующих элементов, установленных в отверстиях втулки равномерно по ее боковой поверхности по крайней мере у ее краев и с каждой стороны от середины ее длины, и наружную оболочку, выполненную упругой из двух частей, каждая из которых установлена на соответствующей половине длины втулки с возможностью контактирования с центрирующими элементами, при этом поперечный размер центрирующих элементов больше зазора между внутренним диаметром наружной оболочки и внешним диаметром наконечников. 5 ил.

ЦЕНТРАТОР ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ НАКОНЕЧНИКОВ, содержащий цилиндрическую втулку с осевым отверстием, выполненным с диаметром, большим диаметра соединяемых наконечников, множество жестких центрирующих элементов, установленных в отверстиях втулки равномерно по ее боковой поверхности, по крайней мере у ее краев и с каждой стороны от середины ее длины, и наружную оболочку, установленную с возможностью контактирования с центрирующими элементами, при этом поперечный размер центрирующих элементов больше зазора между внутренним диаметром наружной оболочки и внешним диаметром соединяемых наконечников, отличающийся тем, что, с целью улучшения поперечной центровки и осевой балансировки, наружная оболочка выполнена упругой из двух частей, каждая из которых установлена на соответствующих половине длины втулки.