CZ281105B6 - Spojovací element pro spojování dvou na tupo se dotýkajících konců optických vláken - Google Patents

Abstract

Spojovací element (70) je vytvarován z deformovatelného ohebného poddajného materiálu a sestává ze dvou deskových členů (74,75), na nichž jsou vytvořeny opěrné plochy (78,79,86 ) pro spojovaná vlákna, které po přehnutí deskových členů (74,75) kolem zeslabeného místa k sobě vytvářejí úložné vedení trojúhelníkového průřezu pro zachycení a sevření konců spojovaných vláken, přičemž poddajnostopěrných ploch (78,79,86 ) umožní rovnoměné vtlačení tvrdých vláken do nich, čímž se sevře konec vlákna s větším průměrem stejně jako konec vlákna s menším průměrem ve středu vedení tvořeného třemi opěrnými plochami (78, 79, 86 ) a oba spojované konce vláken přilehlé k sobě čelem na tupo se velmi přesně spolu vyrovnají.ŕ

Description

(57) Anotace:

Element je tvořen tvarovaným celistvým plochým kusem (72) z deformovatelného materiálu, který má přehýbací linii (73), rozkládající se napříč plochým kusem (72) mezi jeho okraji (82,88) a rovnoběžně s nimi, a rozdělující Jej do dvou k sobě navzájem přltažitelných deskových členů (74,75,120,121), opatřených třemi vpodstatě rovinnými plochami (78,79,86), z nichž každá plocha (78,79,86) svírá ostrý úhel s druhou plochou (78,79,86), a to v takové vzájemné konfiguraci, aby se při přitažení deskových členů (74,75,120,121) k sobě vytvořila dutina s obecně trojúhelníkovým příčným průřezem pro zachycení optických vláken.

Spojovací element pro spojování dvou na tupo se dotýkajících konců optických vláken

Oblast techniky

Vynález se týká spojovacího elementu pro spojování dvou na tupo se dotýkajících konců optických vláken, která mají obvykle rozdílné průměry způsobené výrobními tolerancemi, přičemž tento středící a přídržný spojovací element je určen ke spojení a vyrovnání konců optických vláken.

Dosavadní stav techniky

Je známo mnoho zařízení pro středění optických vláken za účelem vyrovnání konců optických vláken a pro spojování konců vláken pro plynulý přenos světelných paprsků těmito vlákny. Optická vlákna, používaná v telekomunikačním průmyslu, jsou většinou jednotlivými skleněnými vlákny. Takové vlákno má obvykle středové skleněné jádro o průměru 8 μπι ± 1 μπι, kterým je optický signál přenášen. Jádro je obklopeno skleněným pláštěm, který má průměr 125 μπι ± 3 μπι. Plášť má nepatrně odlišný index lomu než j ádro.

Pro vytvoření stálého spojení mezi jednotlivými skleněnými vlákny bylo navrženo mnoho známých řešení. Pro řádnou funkci a vytvoření nízkoztrátových spojení musí tato zařízení vyrovnávat jádrové části konců dvou vláken, které se mají spojit, do přesnosti přibližně 10 % průměru jader, nebo menší než 1 μπι.

Některá ze známých zařízení se pokoušela o vystředění a vyrovnání vláken jejich upevněním do nestejných drážek tvaru V nebo mezi nestejné tyče. Tato zařízení fungují dostatečně, pokud mají spojovaná vlákna stejný průměr. Příklady těchto zařízení jsou uvedeny v patentech US 4 029 390, 4 274 708 a 4 729 619.

Když mají spojovaná vlákna průměry na opačných koncích v tolerančním rozsahu (122 μπι a 128 μπι), mají zařízení typu s nestejnými drážkami tvaru V potíže s přesností provedení požadovaného vyrovnání j ader.

Další známá zařízení provádějí vzájemné vyrovnávání dvou konců vláken umístěním těchto konců mezi tři shodné rozmístěné poddajné nebo pružné plochy. Tyto plochy tvoří kanál s průřezem rovnostranného trojúhelníku, do kterého se vlákna vloží. Spojení mezi konci vláken je obvykle uprostřed kanálu. Tato zařízení představují lepší provedení než zařízení s nestejnými drážkami tvaru V, protože lépe přizpůsobují rozdíly mezi průměry vláken. Příklady těchto zařízení jsou uvedeny v patentech US 4 391 487, 4 435 038 a 4 593 971.

Dalším známým patentem je patent US 4 339 172, který používá přehýbatelný svěrací člen, umístěný v pružné objímce, která jej stlačuje, čímž se tlak působící na svěrací člen projeví sevřením každého kabelu v mnoha místech, rovnoměrně rozmístěných kolem jeho obvodu.

-1CZ 281105 B6

Známé zařízení podle patentu US 4 391 487, komerčně prodávané, používá tvarovaných bloků z elastomeru pro středění a vyrovnání vlákna. Tyto bloky obsahují v podstatě vedení s trojúhelníkovým průřezem, které je nepatrně menší než průměr vláken. Když jsou vlákna vložena do tvarovaného vedení, mají tlačit na plochy elastomeru tak, aby se snažila je rozevřít, takže je pružně deformují. To vyžaduje značnou tlačnou sílu na vlákno, aby je bylo možno zatlačit do vedení. Vzhledem k této vysoké zasunovací síle je často obtížné říci, jestli se konce vláken skutečně uvnitř spoje dotýkají. Navíc je možno vlákna při zatlačování do elastomerových bloků při jejich zvlnění zlomit.

Další známá zařízení, jako donektor podle patentu US 4 435 038, vyžadují extrémně velké deformace ploch, svírajících vlákna a obklopujících konstrukci pro vystředéní a sevření vláken. Bohužel, tyto velké deformace mohou vyústit do nežádoucího zkroucení a nestejných svěracích sil na plochách, svírajících vlákna. To pak může zase způsobit posunutí středových částí vláken a axiální oddělení čel konců vláken.

Svěrací síly vláken jsou udržovány pružností deskových členů spojovacího elementu i vlastní svěrací konstrukce. Jiná známá zařízení, jako konektor podle patentu US 4 435 038, mají tendenci se uvolnit nebo nepatrně se pružně vrátit do původního tvaru po odstranění sil spojovacího svěracího nástroje. Toto uvolnění může mít za následek nepatrné uvolnění vlákna v úložném vedení, které může vést ke snížení tahových sil, která mohou vlákna vyrvat, a k oddělení čel konců vláken v průběhu teplotních změn.

Jiná známá zařízení, jako jsou konektory podle patentů US 4 391 487 a 4 435 038, jsou permanentně sevřena nebo slepena a nemohou být opětovně rozdělána.

Jiná známá zařízení, jako zařízení pro středění vláken podle patentu US 4 391 487, vyžadují lepidla pro připevnění vláken k vnější spojovací konstrukci mimo středící bloky. Použití těchto lepidel je obtížné a časově náročné a lepidla musí ztvrdnout stejně.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje spojovací element pro spojování dvou na tupo se dotýkajících konců optických vláken, která mají obvykle rozdílné průměry, způsobené výrobními tolerancemi, podle vynálezu, jehož podstatou je, že je tvořen tvarovaným celistvým plochým kusem z deformovatelného materiálu, který má přehýbací linii, rozkládající se napříč plochým kusem mezi jeho okraji a rovnoběžně s nimi, a rozdělující jej do dvou k sobě navzájem přitažitelných deskových členů, opatřených třemi v podstatě rovinnými plochami, z nichž každá plocha svírá ostrý úhel s druhou plochou, a to v takové vzájemné konfiguraci, aby se při přitažení deskových členů k sobě vytvořila dutina s obecně trojúhelníkovým příčným průřezem pro zachycení optických vláken.

Podle výhodného provedení vynálezu plochy přecházejí na svých podélných koncích do vydutých vybrání pro vedení optických vláken.

-2CZ 281105 B6

Podle dalšího výhodného provedení má deformovatelný materiál mez pevnosti mezi 21 a 115 MPa.

Dále je výhodné, když deformovatelným materiálem je kov. Tímto kovem je s výhodou slitina hliníku.

A konečně je výhodné, když je deformovatelným materiálem termoplastický polyetylentereftalát.

U spojovacího elementu se uvedeným provedením vyrovnají rozdíly v průměrech konců vláken, způsobené výrobními tolerancemi, a výsledkem toho je, že dva konce vláken se axiálně vyrovnají a konce vláken jsou sevřeny dostatečnou přítlačnou silou, zabraňující jejich oddělení od sebe v případě, že se nevyskytnou extrémně velké tažné síly, působící na vlákna, a eliminující malé síly, působící na vlákna.

Zařízení podle vynálezu využívá tří dotykových ploch, které vytvářejí kanál pro vystředéní vláken, jako jiná známá zařízení, ale zařízení podle vynálezu je jednoduššího provedení a funkce, než známá zařízení. Rozdíly v provedení a ve funkci budou objasněny dále.

Spojovací element podle vynálezu má tři velmi přesné dotykové plochy pro vlákna a alespoň jedna z ploch je pohyblivá vůči ostatním na integrální pohyblivé konstrukci, umožňující jednoduchým pohybem provést sevření. Plochy určené pro sevření vláken jsou z počátku od sebe vzdáleny pro umožnění vložení vláken, které je tak velmi snadné, do progresivně se zužujícího kanálu nebo vedení, dokud se koncové plochy nedotknou. Tato konstrukce usnadňuje dotykem zjišťování zpětného posunu a/nebo vybočení protějšího vlákna, když je první vlákno ve vedení tlačeno proti protějšímu vláknu. Když se konce vláken dotknou, spojovací element se uzavře a konce vláken jsou vyrovnány a sevřeny.

Pro přesné vystředéní a sevření vláken je nutná pouze velmi malá ohebná nebo pružná deformace ploch spojovacího elementu podle vynálezu. Tato deformace nevytváří žádné vnější tečení materiálu paralelně s osou vlákna a nezpůsobuje žádnou pružnou deformaci závěsové konstrukce kolem svěracích ploch.

Síly dostatečně velké pro stejné uložení vláken do každé svěrací plochy spojovacího elementu podle vynálezu pružnou deformací mohou být vyvinuty snadno závěsovou pákovou konstrukcí, tvořenou deskovými členy spojovacího elementu. Jakmile dojde k jeho sevření, udržuje spojovací element stejný přítlak na vlákna, který má za následek vysokou pevnost spojených vláken v tahu a výbornou stabilitu vůči teplotním změnám.

Během vystředování vláken a spojovacího procesu ve spojovacím elementu podle vynálezu jsou na vlákno vyvozovány svěrací síly. Protože sklo má velmi velkou pevnost v tlaku, způsobují tyto síly zatlačení vláken do tří pružných dotykových ploch, vytvářejících tak vedení vláken ve spojovacím elementu.

Tyto svěrací síly, působící na skleněný plášt vlákna, způsobují u spojení výbornou pevnost v tahu a odolnost vůči teplotním změnám. Navíc, vyvinutí svěrací síly je snadné a rychle dosaži

-3CZ 281105 B6 telné jednoduše stisknutím deskových členů spojovacího elementu k sobě.

Spojovací element podle vynálezu byl navržen rovněž pro umožnění opětovného rozevření a uvolnění konců vláken. Když je nutno přepolohovat vlákna ve spoji, lze svěrací síly, působící na oba deskové elementy, snadno odstranit a pružná paměř deskových členů elementu s části závěsu způsobí, že se úložné a svěrací plochy vláken od sebe oddálí. Svěrací síly, působící na vlákna, se tím uvolní a vlákna je možno přepolohovat.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje nárys plochého kusu, tvořícího spojovací element podle vynálezu, obr. 2 bokorys plochého kusu z obr. 1, obr. 3 pohled na spojovací element, vytvořený z plochého kusu, podle obr. 1, obr. 4 bokorys uzavřeného spojovacího elementu, vytvořeného z plochého kusu z obr. 1, obr. 5 zvětšený částečný příčný řez spojovacím elementem podle obr. 3 před sevřením optického vlákna a obr. 6 zvětšený částečný příčný řez druhým provedením spojovacího elementu s vyrovnávacími plochami, odpovídajícími elementu podle obr. 1 až 5, s deskovými členy shodné délky a tvaru, které se spolu spojí pomocí čepičkového uzávěru.

Příklady provedení vynálezu

Na přiložených obr. 1 až 6 je znázorněn spojovací element 70, tvořený plochým kusem 72 z ohebného, poddajného, deformovatelného, pružného materiálu.

Obr. 1 znázorňuje provedení plochého kusu 72, vytvářejícího spojovací element 70. Na obr. 1 je plochý kus 72 proveden s určitým profilem. Plochý kus 72 má zeslabené místo s redukovanou tlouštkou, tvořené přehýbací linií 73, rozkládající se po celé délce plochého kusu 72. Tato linie 73 rozděluje plochý kus 72 na první deskový člen 74 nebo část, a druhý deskový člen 75 nebo část. Podél linie 73 se plochý kus 72 přehne relativním pohybem deskových členů 74., 75 k sobě.

První deskový člen 74 má jednu V drážku 76, probíhající po celé délce, která je tvořena dvěma rovinnými opěrnými plochami 78. 79, vůči sobě skloněnými, viz obr. 5. Uvedená V” drážka 76 má na koncích přilehlých koncům plochého kusu 72 upravena vydutá vybrání 80, 81, která jsou napojena na kuželové plochy. Uvedená V drážka 76 je pak rovnoběžná s linií 73 a je umístěna blíž k ní než okraj 82.

Druhý deskový člen 75 je připojen k prvnímu deskovému členu 74 podél přehýbací linie 73. První deskový člen 74., jak je znázorněno, má pár rovnoběžných vybrání 84, 85, viz obr. 5, rozkládajících se po jeho délce, mezi nimiž je vytvořena třetí opěrná plocha 86. Druhý deskový člen 75 má okraj 88., vzdálený od přehýbací linie 73, přičemž tento okraj 88 není v takové vzdálenosti, jako okraj 82., pro umožněni přehnuti okraje 82 přes okraj 88., jak bude vysvětleno dále.

-4CZ 281105 B6

Okraj 88 je připojen k plochému kusu 72 v linii 73 koncovými stěnami. V linii 73 jsou k plochému kusu 72 rovněž připojena křídla 90, 91. Křídla 90, 91 vystupují z linie 73 s redukovanou tloušťkou, přičemž každé je upraveno u koncové stěny druhého deskového členu 75. Křídla 90., jsou provedena s vydutými vybráními 94, 95, která jsou vyrovnána s třetí opěrnou plochou 86.

Vydutá vybrání 94, 95 spolupracují s vydutými vybráními 80. 81 s kuželovitými plochami, tvořícími trychtýřovité vodicí otvory pro nasměrování konců vláken do vedení pro uložení vláken, tvořeného plochami 78, 79, a 86, když se první a druhý deskový člen 74 a 75 přehnou, aby vytvořily úložné vedení vláken. Trychtýřovité vodicí otvory a délky ploch 78., 79 a 86 vedou konce vláken do vedení a uspořádají je do náležitého vyrovnání, když se spojovací element 70 zavře.

Plochý kus 72 je výhodně proveden z kovu, jako je hliník, z plechu 0,5 mm tlusté slitiny 3003 bez tepelného zpracování. Tvrdost materiálu může být mezi 23 a 32 stupni podle Brinella (BHN) a mez pevnosti může být mezi 35 a 115 MPa. Další slitina hliníku je 1100 bez tepelného zpracování, H 14 nebo H 15, spolu s mezí pevnosti a tvrdostí v uvedených rozsazích. Obě slitiny jsou materiálem, který je mnohem měkčí něž sklo optického vlákna a jeho pláště, ale je poddajný tlakem svírání, vyvinutým na optická vlákna.

Tato deformace je dostačující pro tvarové přizpůsobení opěrných ploch 78, 79 a 86, svírajících optická vlákna a pokud je jedno vlákno tlustší než druhé, zdeformují se opěrné plochy 78, 79, a 86 dostatečně tak, aby sevřely oba konce vláken a zdeformují se dokonce i menším z obou vláken. Tímto způsobem spojovací element 70 vystředí jádra optických vláken tak, že ve vyrovnané poloze je vyrovnáno nejméně 90 % z celkové plochy jader konců optických vláken.

Materiál plochého kusu 72 je rovněž pružný, takže mez pružnosti materiálu v plochách závěsu a pák, tvořených bočními částmi, není překročena, když se boční části - deskové členy 74., 75 - přehnou a uvedou do kontaktu, aby sevřely mezi sebou vlákna. Pružnost materiálu je taková, že deskové členy 74 a 75 budou udržovat přítlačnou sílu na optická vlákna po provedeném spojení pro zamezení rozpojení vláken roztažením nebo jejich rozcentrování posunem z jejich vyrovnané polohy. Tento plynulý pružný přítlak rovněž brání jakýmkoli změnám provedeného spojení vlivem teplotních změn. Když je spojení provedeno, je přítlačná síla pro udržení konců vláken ve vyrovnaném uspořádání dostačující.

Konce vláken jsou ve spojovacím elementu 70 drženy tak, že tažná síla, která by je vytrhla, by musela překročit mez pevnosti v tahu skleněného vlákna.

Pro konstrukci plošného kusu 72 je možno použít i jiné kovy a kovové slitiny, nebo z nich vrstvené kovové materiály. Těmito kovy jsou měd, cín, zinek, olovo a jejich slitiny. Pro vytvoření průhledného spojovacího elementu je možno použít polymerů a materiálů, které jsou vhodné, včetně termoplastického polyetylentereftalátu (PET), například filmu. V současné době přednostně používaný film je polyetylentereftalátový glykolový (PETG) film

-5CZ 281105 B6 a tloušťce asi 0,5 mm. Materiál musí mít mez pružnosti mezi 21 a 115 MPa a tvrdost mezi 13 a 32 stupni podle Brinella, aby byl vytvořen element, který je dostačující pro vyrovnání konců vláken a jejich sevření, aby se zabránilo jejich oddělení.

Spojovací element má ještě gel 100, umístěný v prostoru vedení pro uložení vláken, který má index lomu přizpůsobený jádru vlákna pro zlepšení kontinuity přenosu spojovacím elementem.

Jak je znázorněno na obr. 3 a 4, je plochý kus 72 přehnut podél zeslabené části, vytvořené přehýbací linií 73, aby se uvedly deskové členy 74 a 75 do polohy znázorněné na obr. 5. Křídla 90 a 91 jsou rovněž přehnuta naplocho proti prvnímu deskovému členu 74 a vydutá vybrání 80 a 81, spolu s vydutými vybráními 94 a 95 tvoří otvory, jak je znázorněno na obr. 4, do kterých jsou směrovány konce vláken, které se tak zavádějí do vedení pro jejich uložení mezi deskovými členy 74 a 75. Konce vláken jsou tak vloženy do vedení, tvořeného opěrnými plochami 78, 79 a 86.

Gel 100 s přizpůsobeným indexem lomu je umístěn ve vedeni. Potom se pohybuje deskovými členy 74 a 75 k sobě, aby došlo k pevnému sevření vláken a uložení konců vláken obecně v opěrných plochách 76, 78 a 86, jak znázorňuje obr. 6. To nastane, když se horní okraj 82 prvního deskového členu 74 přehne přes okraj druhého deskového členu 75, aby se oba členy 74, 75 držely v sevřené poloze na koncích vláken za jejich současného udržování ve vyrovnané poloze. Deformovatelný materiál spojovacího elementu 70 umožňuje opětovné rozevření elementu 70 umožňuje opětovné rozevření elementu 70 pro oddělení konců vláken.

Obr. 6 rovněž znázorňuje modifikovaný spojovací element s deskovými členy 120 a 121, které mají obvykle stejnou délku. Horní konce deskových členů 120 a 121 jsou zaobleny pro vytvoření zaoblených vnějších okrajů. Deskové členy 120 a 121 jsou tak tvarovány pro nasazení vnějšího čepičkového členu, který tlačí oba deskové členy 120 a 121 k sobě pro sevření konců vláken.

Tento spojovací element může mít profil pro přizpůsobení spojovacímu elementu podle patentu US 4 818 055 tak, že spojovací element je upraven na základně, a deskové členy 120 a 121 jsou vzájemné přitlačovány do polohy, svírající vlákna čepičkovým závěrem.

V drážka 76 v deskovém členu 74 nebo v deskovém členu 120 má plochy 78 a 79, svírající spolu obvykle úhel 60°. Deskové členy 120 a 121 jsou provedeny z výše popsaných materiálů.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   1. Spojovací element pro spojování dvou na tupo se dotýkajících konců optických vláken, která mají obvykle rozdílné průměry, způsobené výrobními tolerancemi, vyznačující se tím, že je tvořen tvarovaným celistvým plochým kusem (72) z deformovatelného materiálu, který má přehýbací linii (73), rozkládající se napříč plochým kusem (72) mezi jeho okraji (82, 88) a rovnoběžně s nimi, a rozdělující jej do dvou k sobě navzájem přitažitelných deskových členů (74, 75, 120, 121), opatřených třemi v podstatě rovinnými plochami (78, 79, 86), z nichž každá plocha (78, 79, 86) svírá ostrý úhel s druhou plochou (78, 79, 86), a to v takové vzájemné konfiguraci, aby se při přitažení deskových členů (74, 75, 120, 121) k sobě vytvořila dutina s obecně trojúhelníkovým příčným průřezem pro zachycení optických vláken.
2. 2. Spojovací element podle nároku 1, vyznačující se tím, že plochy (78, 79, 86) přecházejí na svých podélných koncích do vydutých vybrání (80, 81, 94, 95), pro vedení optických vláken.
3. 3. Spojovací element podle nároku 1, vyznačující se tím, že deformovatelný materiál má mez pevnosti mezi 21 a 115 MPa.
4. 4. Spojovací element podle nároku 3, vyznačující se tím, že deformovatelným materiálem je kov.
5. 5. Spojovací element podle nároku 4, vyznačující se tím, že kovem je slitina hliníku.
6. 6. Spojovací element podle nároku 3, vyznačující se tím, že deformovatelným materiálem je termoplastický polyetylenterefralát.