Изобретение относится к устройствам для соединения оптических волноводов и, в частности, быстроразъемному волоконно- оптическому соединителю возвратно-поступательного действия, совместимому с розеточной частью соединителей типа ST.
Применение оптических волокон для скоростной связи и передачи данных с помощью оптических сигналов стало широко распространенным. В настоящее время уже используются сотни тысяч километров оптического волокна. Поэтому появилась необходимость в легко стыкуемых и расстыкуемых волоконно-оптических соединителях, и была проведена большая работа по их конструированию. Термин "соединитель" в данном случае означает изделие, допускающее соединение, разъединение и повторное соединение двух оптических волокон в противоположность термину "сращивание", который обычно означает постоянное неразъемное соединение волокон.
Некоторые конструкции волоконно-оптических соединителей предусматривают байонетный замок (патент США N 3803409 МКИ2 G 02 B 5/14, 1974 г.). В простейшем виде такой замок содержит соединительный узел, имеющий один или более ориентированных наружу выступов, а также поворотное гнездо со спиральным пазом для размещения выступов. Соединительный узел может содержать двустороннюю розетку, стыкующуюся с двумя гнездами (по одному на каждом конце волокна), патент США N 3948582, МКИ2 G 02 B 5/14, 1976 г.).
Дальнейшее усовершенствование касается способа поворота гнезда относительно соединительного узла. Установлено, что в процессе соединения поворот гнезда приводит к нежелательному истиранию торцов волокна. Для предотвращения этого корпус соединителя (муфта) может иметь средства для совмещения его с розеткой соединителя (патенты США NN 4272154, МКИ3 G 02 В 5/16, 1981, N 4354731, МКИ3 G 02 В 5/14, 1982, N 4793683 МКИ3 G 02 В 5/14, 1988.).
В патенте США N 4634214 МКИ4 G 02 В 6/38 1987 такие средства объединены с байонетным замком. Подобная конструкция имеет название соединитель типа ST. ST - товарный знак фирмы American Telefone and Telegraph Co.
В каждом трубчатом конце розетки имеется направляющий паз для направляющего штифта, прикрепленного к несущей части муфты вилки, эти элементы предотвращают поворот муфты относительно розеточной части, которое в противном случае повреждает торцы волокон. Розетка имеет также диаметрально противоположные выступы, входящие в спиральные или S-образные пазы на байонетном цоколе вилки. Цоколь соединен с муфтой таким образом, что он может свободно поворачиваться относительно муфты. В розетке обычно помещена направляющая втулка для муфт. В базовой модели соединителя типа ST имеются дополнительные элементы, например, колпачковый удлинитель (патент США 4812009 МКИ G 02 В 6/38 1985).
Хотя соединитель типа ST прост в эксплуатации, он все же имеет ряд недостатков. Первый заключается в том, что для соединения с розеткой цоколь поворачивают вручную. Это исключает применение соединителя в узлах с высокой плотностью монтажа, где недостаточно места для манипулирования цоколем. Кроме того, необходимость поворота цоколя относительно розетки препятствует группировке соединителей, т.е. установке множества соединителей в общий корпус, например дуплексных волоконно-оптических соединителей согласно патентам США NN 4762388, МКИ4 G 02 В 6/38, 1985, 4611887 МКИ4 G 02 В 6/38, 1986, 4687291 МКИ4 G 02 В 6/38, 1987 при использовании их в системах накопления данных с волоконно-оптическими связями.
Вместо байонетного замка в дуплексных соединителях для стыковки розетки соединителя и вилки обычно применяют защелки. Кроме того, рычаги защелок используются для моментального соединения в различных симплексных соединителях (патенты США NN 4225214, МКИ3 G 02 В 5/14, 1980 и 4240695, МКИ3 G 02 В 5/14, 1980). Однако отпуск защелок в большинстве этих конструкций все еще требует манипуляции приводными рычагами, и поэтому они также не могут применяться в узлах с высокой плотностью монтажа, как и соединители типа ST. Этот недостаток устранен в волоконно-оптическом соединителе возвратно-поступательного действия, широко используемого в настоящее время и известного как соединитель типа SC, впервые выпущен фирмой Nippon Telegraph and Telephone (Япония).
Более подробное описание приведено в публикации Японской Ассоциации Стандартов (Japanese Standards Assosiation, "Japanese Industrial Standart JIS C 5973 for F84-type optical fiber connectors"). В этой конструкции также используется двустороння розетка, но и она, и вилка имеют прямоугольное поперечное сечение. Вилка содержит держатель муфты, удерживающий муфту. Держатель муфты имеет вырезы, которые зацепляют крюки защелок, являющихся элементом розетки. Вилка кроме того содержит скользящий корпус, охватывающий держатель муфты. В корпусе выполнены пазы с боковыми скосами у переднего конца. Если вилку вставить в розетку, крюки входят в вырезы. Натяжение волоконно-оптического кабеля не приводит к разъединению элементов, поскольку он непосредственно прикреплен к каркасу, соединенному только с держателем муфты, однако при извлечении корпуса из розетки, скосы взаимодействуют с передними расширенными участками защелок, поднимая их и высвобождая крюки из вырезов.
В аналогичном быстроразъемном волоконно-оптическом соединителе возвратно-поступательного действия (патент США N 4268115, МКИ3 G 02 В 5/14, 1981) скользящий корпус охватывает полый цилиндрический каркас, причем к одному из торцов каркаса прикреплены и составляют одно целое с ним две защелки, которые входят в зацепление с кольцевой канавкой розетки соединителя. Внутри каркаса расположена муфта для заделки оптических волокон. При скольжении корпуса по каркасу в направлении выхода из розетки два отверстия в корпусе воздействуют на крюки защелки, и поэтому крюки высвобождаются из кольцевой канавки. Это решение является наиболее близким к предполагаемому изобретению. Хотя модель SC имеет ряд преимуществ по сравнению с моделью ST, оба соединителя совершенно несовместимы. Более того, в настоящее время уже используется несколько миллионов соединителей типа ST, и это число быстро приближается к десяти миллионам. Поэтому желательно и целесообразно разработать волоконно- оптический соединитель пушпульного типа, имеющий преимущества соединителя типа SC, но который при этом полностью совместим с моделью ST и, следовательно, может применяться с существующими розетками типа ST.
Задачей изобретения является создание соединителя возвратно- поступательного действия, применение которого возможно в узлах с высокой плотностью монтажа, обеспечивающего соединение и разъединение стыкуемых элементов без поворота корпуса и манипуляций с защелками и совместимого с широко применяемыми в промышленности розетками, тем самым образуя изделие, которое может быть сгруппировано и установлено в общем корпусе, что особенно важно при создании систем накопления данных с волоконно-оптическими связями.
Поставленная задача решена тем, что в волоконно-оптическом соединителе, содержащем корпус, полый цилиндрический каркас с первым и вторым торцами, наружной и внутренней поверхностями и с защелкой, предназначенной для взаимодействия с розеткой и расположенной у первого торца, муфту для заделки оптических волокон, расположенную внутри каркаса, при этом корпус установлен с возможностью скольжения относительно каркаса, защелка выполнена с возможностью зацепления с одним или более выступами розетки, а корпус имеет наклонную поверхность, предназначенную для освобождения защелки при перемещении корпуса ко второму торцу каркаса, причем муфта расположена около первого торца каркаса. Защелка может представлять собой два рычага, выполненные за одно целое с каркасом и направленные вдоль него, причем каждый рычаг выполнен с отверстием для размещения в нем одного из выступов розетки. Рычаги могут быть выполнены гибкими и расположены с диаметрально противоположных сторон каркаса. Каждый рычаг может быть выполнен со скошенным торцом, при этом наклонная поверхность на корпусе образуется наклонными участками, каждый из которых расположен вблизи одного из скошенных торцов рычагов и параллелен ему. Каркас снабжен штифтом для совмещения каркаса с установочным пазом в розетке. Штифт расположен на наружной поверхности каркаса. На конце каркаса у его второго торца расположено средство для крепления упрочняющего элемента оптического кабеля, причем средство может быть размещено на наружной поверхности каркаса. Кроме того, соединитель дополнительно содержит средство для обеспечения перемещения муфты относительно каркаса. Корпус охватывает каркас и выполнен с одним или более пазами для размещения рычагов защелки, при этом к корпусу прикреплены лапки для соосной установки его внутри корпуса и для обеспечения устойчивости к боковым нагрузкам, действующим на оптическое волокно. Корпус имеет прямоугольное сечение, а на противоположных стенках выполнены пазы, в которых размещены рычаги. Соединитель дополнительно снабжен колпачком, прикрепленным к корпусу для ослабления деформации оптического волокна, втулкой, расположенной внутри каркаса у его второго торца для центровки и фиксации положения оптического волокна в муфте, и средством для смещения муфты относительно каркаса. На внутренней поверхности каркаса вблизи его второго торца выполнена кольцевая канавка, при этом втулка имеет кольцевой выступ, расположенный в кольцевой канавке каркаса. Кроме того, на внутренней поверхности каркаса вблизи его первого торца выполнен кольцевой заплечик, а средство для смещения муфты относительно каркаса включает держатель муфты, выполненный с наружным выступом у его первого торца и установлен с возможностью перемещения в части каркаса, в котором установлена муфта. Помимо этого средство для смещения муфты относительно каркаса дополнительно включает цилиндрическую пружину, надетую на держатель муфты и установленную с возможностью взаимодействия одним крайним витком с наружным выступом держателя муфты, а противоположным крайним витком с кольцевым заплечиком каркаса. Волоконно-оптический соединитель может содержать дополнительную защелку для зацепления с одним или несколькими выступами розетки, установленную на каркасе у его первого торца, при этом корпус выполнен с дополнительной наклонной поверхностью для расцепления дополнительной защелки с выступами розетки при перемещении корпуса ко второму торцу каркаса. При этом дополнительная защелка включает два параллельных рычага, прикрепленных к каркасу и направленных вдоль него, при этом каждый рычаг выполнен с отверстием для размещения выступа розетки.
Такое выполнение волоконно-оптического соединителя, в котором рычаги защелки имеют отверстия для размещения в них выступов розетки, широко применяемой промышленностью, наклонные участки корпуса, разнесенные между собой в радиальном направлении по отношению к отверстию в рычаге защелки позволяет соединять и разъединять оптические волокна без поворота корпуса. Это в свою очередь позволяет создать компактные системы накопления данных с волоконно-оптическими связями.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид волоконно-оптического соединителя, на фиг.2 изображен разрез по А-А волоконно-оптического соединителя, на фиг. 3 изображен вид спереди волоконно-оптического соединителя, на фиг.4 изображен вид сверху в плане дуплексного волоконно-оптического соединителя.
Техническая суть и работа волоконно-оптического соединителя возвратно-поступательного действия по данному изобретению описаны ниже.
Волоконно-оптический соединитель содержит корпус 1, который установлен с возможностью скольжения по полому цилиндрическому каркасу 2. Корпус 1 имеет прямоугольное или квадратное поперечное сечение, а каркас 2 - круглое. Упрочняющий элемент 3 волоконно-оптического кабеля 4, обычно оболочка из кевлара ("Keviar" - товарный знак фирмы E.LDuPont de Nemours), открыт и прикреплен к одному концу каркаса 2 с помощью металлического зажима 5. Для усиления захватного действия зажима 5 наружная поверхность конца каркаса 2, к которому прикреплен упрочняющий элемент 3, может иметь ряд рифлений 6. Оптическое волокно 7 с покрытием и защитным материалом 8 проходит сквозь каркас 2 в канал держателя 9 муфты 10, где оно зафиксировано, и заканчивается внутри муфты 10.
Корпус 1, каркас 2 и держатель 9 муфты 10 выполнены либо из
полимеров, либо из металлов, либо их сочетания. Подходящими материалами для корпуса 1, каркаса 2 и держателя 9 муфты 10 являются жидкокристаллические полимеры, полиэфирсульфон (PES), поликарбонат (лексан), полибутилентерефталат (PBT), полифениленсульфид (PPS), полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэфиримид (PEI). Муфта 10 может быть выполнена из металлов полимеров или керамики (предпочтительно диоксид циркония). Для усиления захватного действия на наружной поверхности корпуса 1 можно выполнить рифления 11. Колпачок 12 выполнен из термопластичного эластомера, например, полиуретана, и прикреплен к корпусу 1 с помощью взаимнозацепляющихся фланцев 13 и 14. Колпачок 12 обеспечивает дополнительное ослабление деформации оптического волокна и облегчает манипулирование корпусом 1.
Волоконно-оптический соединитель соединяется и разъединяется с розетками типа ST с помощью двух диаметрально противоположных рычагов защелки 15, которые связаны с каркасом 2 гибким шарниром, направлены вдоль него и выполнены заодно с ним. Каждый рычаг защелки 15 имеет отверстие 16, в которое входит выступ на трубчатом конце розетки типа ST. Передний торец каждого рычага защелки 15 имеет скошенную поверхность, причем при помещении волоконно-оптического соединителя в розетку выступы взаимодействуют со скошенными торцами 17, отгибая рычаги защелки 15 от каркаса 2 и позволяя выступам скользить под рычаги защелки 15 до тех пор, пока они не расположатся под отверстиями 16, при этом рычаги защелки 15 скачком возвращаются в исходное ненагруженное положение. С этой целью рычаги защелки 15 должны быть выполнены из гибкого эластичного материала (PES, PBT или поликарбоната). Отгибание может происходить по всей длине рычагов защелок 15 или только в месте соединения рычагов защелки 15 и каркаса 2, образующего гибкий шарнир.
Любое натяжение кабеля 4 непосредственно передается на рычаги защелки 15 благодаря упрочняющему элементу 3, прикрепленному к каркасу 2, выполненному заодно с рычагами защелки 15. Таким образом, волоконно-оптический соединитель невозможно разъединить натягиванием кабеля 4 или нажатием любого элемента. Однако волоконно-оптический соединитель можно отделить от розетки типа ST простым оттягиванием корпуса 1 или колпачка 12. Корпус 1 имеет наклонную поверхность в виде наклонных участков 18 на конце вблизи створок 19, разведенных в стороны от скошенных торцов 17 рычагов защелки 15. При оттягивании от розетки корпус 1 скользит по каркасу 2 и наклонные участки 18 отталкивают створки 19, поднимая рычаги защелки 15 и освобождая выступы розетки из отверстий 16. Продолжая оттягивать корпус 1, можно отделить волоконно-оптический соединитель, т.к. корпус 1 с силой взаимодействует с рычагами защелки 15 по поверхностям 20. Корпус 1 имеет пазы 21 для отгибающихся рычагов защелки 15. Стенки корпуса 1 могут иметь большую толщину и в этом случае канавки, выполненные на всю толщину стенок, будут достаточными для размещения рычагов защелки 15. Две параллельные лапки 22, прикрепленные к наружной поверхности каркаса 2, обеспечивают устойчивость к боковой нагрузке, уменьшая воздействие боковых усилий, прилагаемых к кабелю 4. Устойчивость к боковой нагрузке усиливается еще и тем, что лапки 22 опираются на внешнюю поверхность розетки, взаимодействуя с каркасом 2, опирающимся на внутреннюю поверхность розетки. Лапки 22 имеют криволинейные поверхности 23, совпадающие с формой и размерами трубчатого конца розетки. Кроме того, лапки 22 поддерживают требуемое взаимное расположение каркаса 2 и корпуса 1.
Для предотвращения непосредственного воздействия напряжений или поперечных нагрузок на волокно 7 между муфтой 10 и каркасом 2 допускается относительное перемещение. В настоящем изобретении это достигается скольжением держателя 9 муфты 10 внутри каркаса 2, а также с помощью цилиндрической пружины 24, которая смещает держатель 9 муфты 10 в крайнее левое положение. Пружина 24 одних концом упирается в расширенный участок 25 держателя 9 муфты 10, а другим в кольцевой заплечик 26 каркаса 2. Таким образом, любое натяжение кабеля 4 не передается на держатель 9 муфты 10 (или на муфту 10), так как оно передается на каркас 2 через упрочняющий элемент 3 и зажим 5. Торцы муфты 10 внутри розетки остаются прижатыми благодаря действию пружины 24.
Эта конструкция имеет два недостатка. Во-первых, ввиду наличия расстояния между концом 27 держателя 9 муфты 10 и отверстием каркаса 2 трудно точно расположить волокно 7 с защитным покрытием в указанном месте. Во-вторых, зажим 5 с усилием захватывает упрочняющий элемент 3 и, если зажим тугой, то тонкие стенки каркаса 2 могут лопнуть, но из-за необходимости выполнения кольцевого заплечика 26 внутри каркаса 2 его стенки на участке зажима не могут быть толще. Указанные недостатки устраняются с помощью втулки 28, вставляемой в каркас 2 вблизи зажима 5 и конца 27 держателя 9 муфты 10. Втулка 28 служит направляющей для правильного вхождения волокна 7 с защитным покрытием 8 в конец 27 держателя 9 муфты 10, при этом она придает конструкционную прочность стенкам каркаса 2 на участке захвата его зажимом 5. Втулка 28 имеет кольцевой буртик 29, который входит в соответствующую канавку во внутренней стенке каркаса 2.
Втулка 28 имеет канал, допускающий прогиб волокна 7 с защитным покрытием 8, возникающий в результате осевого смещения муфты 10, когда обе такие муфты с силой упираются друг в друга внутри розетки. Излишнее углубление держателя 9 муфты 10 в каркасе 2 предотвращается с помощью стопора 30, который упирается в его торец. В этой связи длина и положение муфты 10 таковы, что муфта 10 на 0,5 мм выступает за предполагаемую плоскость контакта внутри розетки. Этот допуск и жесткость пружины 24 обеспечивают на границе раздела между муфтами волоконно-оптического соединителя и розетки нагрузку 9H, как требуют технические условия для модели типа ST.
На фиг. 3 показан ряд других признаков волоконно-оптического соединителя. Выступающие внутрь направляющие пальцы 31 выполнены заодно с корпусом 1 и направляют трубчатый конец розетки в волоконно-оптический соединитель. Торцы направляющих пальцев 31 выполнены криволинейными и вписываются в круговое поперечное сечение розетки. На поверхности каркаса 2 имеется выполненный заодно, выступающий наружу направляющий штифт 32, входящий в направляющий паз розетки типа ST. Наружная поверхность корпуса 1 имеет выступ 33, помогающий пользователю правильно установить волоконно-оптический соединитель относительно направляющего штифта 32.
Каркас 2 имеет направляющий паз 34, в который входит шпонка 35, выполненная на наружной поверхности держателя 9 муфты 10. Направляющий штифт 32, направляющий паз 34 и направляющий паз розетки препятствуют повороту муфты 10 относительно розетки, предотвращая тем самым абразивное повреждение, которое могло произойти при касании двух торцов волокон в розетке, а также предотвращая нежелательное скручивание муфты 10 в свободном состоянии.
На фиг.4 показано применение изобретения в дуплексном соединителе. В этом примере корпус 1 надет на каркасы двух соединительных подузлов 2 и 3. При скольжении корпуса 1 рычаги внутренней защелки (на фиг. не показано) в подузлах 1 и 2 выводятся из зацепления с выступами розетки, в другом примере корпус 1 имеет вид грейфера, который просто надевается на два собранных соединителя, каждый из которых имеет скользящий корпус 1. Рифления на внешней поверхности скользящих корпусов 1 можно использовать для фиксации такого грейфера.
Волоконно-оптический соединитель согласно изобретению может иметь любой размер, но т. к. в первую очередь он предназначен для использования с существующими розетками типа ST, то волоконно- оптический соединитель должен иметь следующие размеры: наружный диаметр участка каркаса 2, охватываемого розеткой 5,3 мм; внутренний диаметр каркаса 2-3,6 мм. Втулка 27 имеет диаметр 3,4 мм, а для обеспечения глухой посадки в каркасе 2 она незначительно скошена, и длину 11,0 мм. Рычаги защелки 15 имеют длину 13,0 мм и ширину 2,7 мм. Ширина рычагов защелок 15 между створками 19, захватывающих наклонные участки 18, составляет 4,8 мм. Диаметр отверстий 16 в рычагах защелок 15 - 1,8 мм. Наружные размеры корпуса 1 не касаются совместимости с розеткой, однако, корпус 1 должен быть по возможности меньше, учитывая условия монтажа высокой плотности. Корпус 1 - квадрат 10,9х10,9 мм. Длина колпачка 12 - 28 мм.
Преимуществом данного изобретения является то, что за счет двух рычагов защелки, имеющих отверстия, в которые входят язычки розетки, волоконно-оптический соединитель возвратно-поступательного действия соединяется и разъединяется с розетками типа ST, а имеющиеся направляющий штифт и направляющий паз препятствуют нежелательному скручиванию муфты, в которой зафиксировано оптическое волокно, что тем самым предотвращает абразивное его повреждение.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
БЕСПАЯНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ | 1992 |
|
RU2101813C1 |
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ И КРЫШКА ДЛЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО СОЕДИНИТЕЛЯ | 1994 |
|
RU2137164C1 |
РОЗЕТКА С ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИМ УСТРОЙСТВОМ | 1996 |
|
RU2179733C2 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СРОСТКОВ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН | 1996 |
|
RU2164357C2 |
МОДУЛЬНЫЙ МНОГОВОЛОКОННЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ | 1994 |
|
RU2138067C1 |
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УПРУГОСТИ ВОЛОКНА И ЦЕНТРИРУЮЩЕЙ КАНАВКИ | 1996 |
|
RU2178193C2 |
КОЖУХ В ВИДЕ КОЛПАКА ДЛЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ | 1996 |
|
RU2165095C2 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН | 1996 |
|
RU2210797C2 |
СПОСОБ ПОЛИРОВАНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ НАКОНЕЧНИКОВ | 1994 |
|
RU2133050C1 |
НЕСЪЕМНАЯ МОДУЛЬНАЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА | 1994 |
|
RU2134895C1 |
Волоконно-оптический соединитель возвратно-поступательного действия используется в линиях связи и предназначен для соединения, разъединения и повторного соединения двух оптических волокон, совместим с розеточной частью соединителя типа ST и содержит полый цилиндрический каркас, держатель муфты, расположенный на одном конце каркаса, муфту, прикрепленную к держателю муфты, упрочняющий элемент и зажим, прикрепленные к другому концу каркаса, два гибких рычага защелки, прикрепленных к наружной поверхности цилиндрического каркаса или выполненных с ним заодно, имеющих отверстия, которые защелкивают язычки розеточной части, корпус, охватывающий цилиндрический каркас, скользящий по нему и имеющий два паза для размещения рычагов защелки и скошенные поверхности вблизи пазов для зацепления передней кромки рычагов защелки. Отсоединение соединителя от розеточной части производится простым оттягиванием корпуса, в результате чего скошенные поверхности цилиндрического каркаса взаимодействуют с рычагами защелки, поднимая их и освобождая от язычков розеточной части. Обеспечено расширение функциональных возможностей соединителя, упрощена его конструкция. 18 з.п.ф-лы, 4 ил.
US 4268115 А, 19.05.81 | |||
Световодный разъемный соединитель | 1989 |
|
SU1654762A1 |
УСТРОЙСТВО для МЕХАНИЗИРОВАННОГО КОНЦЕВОГО ИНСТРУМЕНТА | 0 |
|
SU405666A1 |
Авторы
Даты
1999-02-20—Публикация
1992-02-24—Подача