Волоконно-оптический соединитель Советский патент 1984 года по МПК G02B7/26 

Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи, в частности к самоцентрирующим соелинителям кулачкового типа. Известен соединитель оптических волокон, содержащий канал треугольного сечения для установки волокна. Канал образован тремя выпуклыми жест кими стенками, соединенными по трем продольным краям. При воздействии на края стенок усилиями, направленными к центру канала, образованного этими стенками, каладая из стенок прогибается внутрь на равную величину. Б результате этого концы оптичеЬ ких волокон, расположенных встрык в канале, приводятся в- тангенциальный контакт с каждой из стенок, что обеспечивает выравнивание волокон вдоль общей продольной оси Л . Однако при незначительном отклонении в диаметрах стыкуемьпс волокон одно из них оказывается незакрепленным, что снижает надежность.Элемент сжатия стеиок также обладает низкой надежностью, так как в нем отсутствует устройство защиты и крепления волокна. Известен соединитель, содержащий цилиндрическую обойму из упругого, поддающегося деформации материала бериллиево-бронзовой трубки, в которую помещены три пружинящих элемента из никель-титанового сплава Нитинол имеющие полукруглые углубления в центре, переходящие тго краям в изгиб под определенным углом. Пружинящие элементы заключены в бернлий- . бронзовую трубку, причем полукруглые углубления обращены к центру трубки При нагревании до 125 С пружиня1цие элементы расширяются, деформируя стенки циливдра. При этом полукруглы углубления расходятся, образуя зазор для ввода стыкуемых оптических волокон. При охлаждении полукруглые углубления сходятся с трех сторон, сжимая л фиксируя стыкуемые волокна 2 . Однако при расхождении в диаматpax волокно с меньшим диаметром оказывается иезажатым, при эксплуатации в зоне повышенных тем тератур вследствие расхождения центров пластин, стыкуемые волокна оказываются иезакрепленными, при понижении температуры, вследствие чрезмерного увеличения сжимающих сил, действующих на волокно со стороны пластин, может произойти его разрушение, при случайном приложении сдавливающих усилий на боковую поверхность трубки происходит разжатие пластин и расстыковка волокон, что снижает надежность соединителя. Цель изобретения - повьппение надежности соединителя. Поставленная цель достигается тем, что в соединителе, содержащем упругую деформируемую цилиндрическую обойму с установленными в ней в распор тремя упругими пластинами, изогнутыми под тупыми углами, вершины которых обращены к продольной оси разъема и образуют трехкулачковый зажим, причем жесткость цилиндрической обоймы меньше жесткости упругих пластин, обойма расположена во введенном полом цилиндрическом корпусе, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру цилиндрической обоймы, и часть внутренней поверхности для удобства ввода обоймы выполнена конусной, выпуклая поверхность упругих пластин снабжена накладками из эластомера, толщина которых у оси обоймы равна или больше диаметра стыкуемых волокон и плавно убывает до нуля к периферии обоймы. Кроме того, материал цилиндрической обоймь и корпуса должен иметь коэффициент линейного расширения больший, чем коэффициент линейного расширения материала упругих пластин, благодаря чему при температурных перепадах сохраняется повьшгенная надежность разъема, вследствие практически одинакового измерения длины упругих пластин и диаметров цилиндрической и корпуса. Помещение обоймы в цилиндрический корпус указанной формы позволяет обеспечить надежную фиксацию волокон, независящую от перепадов температуры. Наличие эластомерных накладок на пластинах позволяет равномерно распределить зажимное усилие на стыкуемые волокна различного диаметра и предохранить волокна от разрушения при боковых внешних нагрузках и понижении температуры. Указанная толщина накладок обеспечивает .равномерный охват эластоме-ром всей поверхности стыкуемых волокон. На фиг. 1 изображен соединитель в процессе сборки, общий вид; на фиг. 2 - то же, в собранном положении; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2.. Волоконно-оптический соединитель состоит из упругих пластин 1, цилиндрической деформируемой обоймы 2, накладок 3 из эластомера, корпуса 4 с конусной част1;о 5 внутреннего отверстия по краям и цилиндрической частью 6 в центре, стяжных гаек 7, втулок 8, шайб 9, резиновой прокладки 10, зажимных гаек 11, соединяемых оптических волокон 12, заключенных в защитную оболочку 13. Упругие пластины 1 выгнуты в цент ре под тупым углом и собраны в пакет Наружная поверхность пластин снабжена накладками из эластомера, толщина которых в центре равна диаметру волокна и плавно убывает до нуля к кра ям пластин. Пакет пластин установлен в обойму 2, жесткость которой меньше жесткости пластин и позволяет ей принимать форму деформирующей ее поверхности. В месте изгиба пластин между элас тичными накладками, образуюп1ими кулачки-зажимы, расположены соединяе мые оптические волокна 12. Обойма 2 поме1 ена в корпусе 4, имеющем конусную 5 и цилиндрическую 6 части. На наружной поверхности корпуса вьтолнёна резьба, на которую навинчиваютс гайки. Внутри гаек 7 расположены втулки 8. Наружный диаметр втулки В равен внутреннему диаметру цилиндрической части 5 корпуса, внутренний диаметр меньше внутреннего диаметра - - « г, цилиндрической обоймы 2, а длина выступа равна или больше длины конусно части внутренней поверхности корпуса С наружной .стороны втулки 8 распо ложено устройство фиксации, состояще из шайб 9, резиновой прокладки 10 и гайки 11, в котором волокно зажима ется по защитной оболо 1ке 13. Накладки 3 из эластомера наносятс на упругие пластины 1 методом прессования с последующей шлифовкой, которая обеспечивает требуемую форму и размеры. Соединитель работает следующим образом. Изогнутые под тупыми углами упругие пластины 1 с накладками 3 из эластомера на наружной поверхности вершннамл углов, обращенными к продольной оси, собирают в пакет. Пластины сжимают таким образом, чтобы между вершинамиуглов, образую1дими кулачки-зажимы, не было зазора, а поверхности с накладками из эластомера плотно соприкасались одна с другой. В таком положении края пластин, собранных в пакет, в поперечном сечении образуют треугольник, диаметр окружности, описанной, вокруг которого, равен внутреннему диаметру цилиндрическ.ой обоймы 2. Пакет пластин устанавливают в обойму 2. После установки упругих пластин в обойму, они разжимаются. Так как их жесткость вьш1е жесткости обоймы, то края пластин, воздействуя на обойму, деформируют ее. Наружная поверхность обоймы -из окружности в поперечном сечении деформируется в криволинейный треугольник. Кулачки-зажимы в свою очередь расходятся от продольной оси, образуя канал, в который помещаются стыкуемые волокна. Диаметр окружности, описанной вокруг криволинейного треугольника, больше диаметра недефс рмированной обоймы. Обойма 2 устанавливается в корпусе 4 со стороны конусной части 5, сужающейся к середине. Диаметр входного отверстия конусной части корпуса больше диаметра окружности, описанной вокруг деформированной обоймы. При установке обоймы в корпусе происходит касание наружной поверхности обоймы с конусной поверхностью. В первый вомент касание происходит в трех точках-вершинах криволинейного треугольника. При перемещении обоймы к середине точки контакта превращаются в дуги, и происходит сжатие наружной поверхности. При сжатии наружной поверхности обоймы пластины 1 также сжимаются, а кулачки-зажимы сходятся к продольной оси. Сжатие наружной образующей происходит и в продольном сечении, причем, вследствие упругости обоймы, она принимает форму сжимающей ее конусной поверхности. Сжатие наружной поверхности Б продольном сечении происходит неравномерно. Сильнее оно происходит ближе к цилиндрической части корпуса, Кулачки-зажимы в продольном сечении образуют конусную поверхность, эквидистантную конусной поверхности корпуса . S Оптические волокна 12 через устройства фиксации и втулки 8 вводятся в канал, образованный кулачками-зажи мами, в момент, когда диаметр окружности, вписанной в него,незначител но (на 15-2.0%) превьшает диаметр оптоволокна до торцового контакта в середине канала. Затем устройства фиксации с обеих сторон зажимаются, фиксируя волокно в защитной оболочке 13. Гайка 7 навинчивается на корпус 4 При навинчивании она воздействует на втулку 8. Последняя перемещается и передней торцовой поверхностью перемещает обойму 2. Так как обойма перемещается по конусной сужающейся к середине корпуса поверхности проис ходит ее дальнейшее сжатие. Перемещение обоймы с одновременно зажатыми в ней пластинами происходит бла.годаря конусности и выполнению диаметра втулки 8, как описаноj до тех пор, пока она не войдет в цилиндрическую часть корпуса. После того, как обойма займет положение в цилинд рической части корпуса, диаметр кото рой равен наружному диаметру недефор мированной обоймы, последняя из криволинейного треугольника в поперечном сечении примет форму окружности, кулачки-зажимы сомкнутся, надежно зафиксировав оптические волокна. При сведении кулачков-зажимов первоначально касание оптического BOtnoKHa накладками из эластомера происходит с трех сторон. При дальнейшем сведении кулачков-зажимов происходит вдавливание эластомерной накладки cжи aeмым оптоволокном до полного охвата последнего. При раз90ных диаметрах оптических волокон часть накладки, охватывающей волокно большего дйаметрй, сжимается больше, вторая часть меньше, однако каждое из волокон оказывается надежно закрепленным в своей половине эластомерной накладки и отцентрированным одно относительно другого. Толщина эластомерных накладок в центре должна быть равной или больше диаметра стыкуемых волокон. При меньшей толщине накладок надежность соединения снижается, так как эластомер охватывает волокно не по всей поверхности, При толщине накладок значительно большей диаметра волокон надежность соединения также снижается, хотя эластомер охватывает волокно полностью. Это происходит из-за снкжения усилия сжатия, так как снижается жесткость. Соосность соединяемых волокон с разньми наружными диаметрами достигается путем равномерного сжатия каждой из эластомерных накладок, благодаря воздействию на них упругих пластин, При колебаниях температуры происходит удлинение или укорачивание упругих пластин, что приводит к дополнительному сжатию или разжатию эластомерных накладок. Вместо жесткого воздействия несжимаемых поверхностей пластин на волокно происходит плавное утапливание его в накладках без. разрушения, либо незначительное, но не полное, как в известном устройстве, разжимание. Следовательно, не происходит разрушения оптических волокон и не нарушается работоспособность, что повьшгает надежность. ff 2

Фиг.З И

1. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ, содержащий упругую цилиндрическую деформируемую обойму с установленными в ней враспор тремя упругими пластинами, изогнутыми под тупыми углами, вершины которых образуют трехкулачковый зажим, причем жесткость пластин больше жесткости обоймы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности соединителя, обойма расположена во введенном полом цилиндрическом корпусе, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру обоймы, часть внутренней поверхности корпуса со стороны входа выполнена конусной, а выпуклые поверхности упругих пластин снабжены накладками из эластомера, толщина которых у оси обоймы равна диаметру стыкуемых волокон и плавно убывает до нуля к периферии обоймы. 2,- Соединитель по п. 1, о т л и а ю щ и и с я тем, что коэффициент g теплового расширения материала кор(Л пуса и обоймы больше коэффициента теплового расширения пластин. с