Волоконно-оптический соединитель

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) " ((Ill

А зиц G 02 В 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,/."

Н АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ мы,oTJIичающийсятем, что, с целью повышения надежности

- соединителя, обойма расположена во введенном полом цилиндрическом кор— пусе, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру обоймы, часть внутренней поверхности корпуса со стороны входа выполнена конусной, а выпуклые поверхности упругих плас. тин снабжены накладками из эластомера, толщина которых у оси обоймы равна диаметру стыкуемых волокон и плавно убывает до нуля к периферии обойГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3652376/24-10 (22) 11.10.83 (46) 23. 11.84. Бюп. № 43 (72) О.В.Н1екотихин, В.П.Тесленко, В.Е.Мартынов и А.В.Согорин (53) 535.8 13(088.8) (56) 1. Европейский патент № 0039954, кл. G 02 В 7/26, 2. Machine Design, v. 52, № 1, 198О, р.6 (прототип). (54) (57) 1, ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ, содержащий упругую цилинд— рическую деформируемую обойму с установленными в ней враспор тремя упругими пластинами, изогнутыми под тупыми углами, вершины которых образуют тр ехкулачковый 3 ажим, прич ем же сткость пластин больше жесткости обоймы. 2. Соединитель по и. 1, о т л ич, а ю щ(и и с я тем, что коэффициент Я теплового расширения материала корпуса и обоймы больше коэффициента теплового расширения пластин.

С:

3 1! 255

Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи, в частности к самоцентрирующим соединителям кулачкового типа.

Известен соединитель оптических волокон, содержащий канал треугольного сечения для установки волокна.

Канал образован тремя выпуклыми жесткими стенками, соединенными по трем продольным краям. При воздействии 10 на края стенок усилиями, направленными к центру канала, образованного этими стенками, каждая из стенок прогибается внутрь на равную величину. В результате этого концы оптичес- 15 ких волокон, расположенных встрык в канале, приводятся в тангенциальный контакт с каждой из стенок, что обеспечивает выравнивание волокон вдоль общей продольнсй оси (1) .

Однако при незначительном отклонении в диаметрах стыкуемых волокон одно из них оказывается незакрепленным, что снижает надежность. Элемент сжатия стенок 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

35 в центре, переходящие по краям в изгиб под определенным углом. Пружиня-: щие элементы заключены в берилий- " бронзовую трубку, причем полукруглые углубления обращены к центру трубки.

При нагревании до 125 С пружинящие

0 элементы расширяются, деформируя стенки цилиндра. При этом. полукруглые углубления расходятся, образуя зазор для ввода стыкуемых оптических волокон. При охлаждении полукруглые углубления сходятся с трех сторон, сжимая,и фиксируя стыкуемые волокна (2) .

Однако при расхождении в диаметрах волокно с меньшим диаметром оказывается незажатым, при эксплуатации в зоне повышенных температур,„ вследствие расхождения центров пластин, стыкуемые волокна оказываются незакрепленными, при понижении температуры, вследствие черезмерного увеличения сжимающих сил, действующих

90 3 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 цилиндр ческой 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 кото- . рых у оси обоймы равна или больше диаметра стыкуемых волокон и плавно убывает до нуля к периферии обоймы.

Кроме того, материал цилиндрической обоймы и корпуса должен иметь коэффициент линейного расширения больший, чем коэффициент линейного расширения материала упругих пластин, благодаря чему при температурных перепацах сохраняется повьппенная надежность разъема, гследствие практически одинакового измерения длины упругих пластин и диаметров цилиндрической обоймы 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 пони-. жении температуры.

Указанная толщина накладок обеспечивает равномерный охват эластамером всей поверхности стыкуемых волокон.

590 4

3 1125

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 иэ эластомера, корпуса 4 с конусной част.;о 5 внутреннего отверстия по краям и цилиндрической частью 6 в центре, стяжных гаек 7, втулок 8, шайб 9, резиновой прокладки 10, эажимных гаек 11, соединяемых оптических волокон 12, эаключенных в защитную оболочку 13.

Упругие пластины 1 выгнуты в центре 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 краям 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 эластичными накладками, образующими кулачки-зажимы, расположены соединяе мые оптические волокна 12. Обойма 2 помещена в корпусе 4, имеющем конусную 5 и цилиндрическую 6 части. На наружной поверхности корпуса выполнена резьба, на которую навинчиваются гайки. Внутри гаек 7 расположены

35 втулки 8. Наружный диаметр втулки 8 равен внутреннему диаметру цилиндрической части 5 корпуса, внутренний диаметр меньше внутреннего диаметра 4О цилиндрической обоймы 2, а длина выступа равна или больше длины конусной части внутренней поверхности корпуса.

С наружной .стороны втулки 8 расположено устройство фиксации, состоящее

45 из шайб 9, резиновой прокладки 10 и гайки 11> в которэм волокно зажимается по защитной оболо me 13.

Накладки 3 из эластомера наносятся на упругие пластины 1 методом прес- 50 сования с последующей шлифовкой, которая обеспечивает требуемую форму и размеры.

Соединитель работает следующим образом. 55

Изогнутые иод тупыми углами упругие пластины 1 с накладками 3 из эластомера на наружной поверхности вершинами углов, обращенными к продольной оси, собирают в пакет. Пластины сжимают таким образом, чтобы между вершинами углов, образующими 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 цилиндрической обоймы 2.

Пакет пластин устанавливают в обойму 2. После установки упругих пластин в обойму, они разжимаются.

Так как их жесткость выше 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 недеформированной 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 в продольном сечении происходит неравномерно. Сильнее оно происходит ближе к цилиндрической части корпуса.

Кулачки †"-ажимы в продольном сечении образуют конусную поверхность, эквидистантную конусной поверхности корпуса.

При сведении кулачков-зажимов первоначально касание оптического вблокна накладками из эластомера происходит с трех сторон. При дальнейшем сведении кулачков-зажимов происходит вдавливание эластомерной накладки сжи."аемым оптоволокном до полного охвата последнего. При раэ4

3 11255

Оптические волокна 12 через устройства фиксации и втулки 8 вводятся в канал, образованный кулачками-зажимами, в момент, когда диаметр окружности, вписанной в него, неэначитель- 5 но (на !5-20X) превышает диаметр оптоволокна до торцового контакта в середине канала. Затем устройства фиксации с обеих сторон зажимаются, фиксируя волокно в защитной оболоч- 1п ке 13.

Гайка 7 навинчивается на корпус 4.

При навинчивании она воздействует на втулку 8. Последняя перемещается и передней торцовой поверхностью 15 перемещает обойму 2. ак как обойма перемещается по конусной сужающейся к середине корпуса поверхности происходит ее дальнейшее сжатие. Перемещение обоймы с одновременно зажаты- 20 ми в ней пластинами происходит бла.годаря конусности и выполнению диаметра втулки 8, как описано, до тех пор, пока она не войдет в цилиндрическую часть корпуса. После того, как обойма займет положение в цилиндрической части .корпуса, диаметр которой равен наружному диаметру недеформированной обоймы, последняя иэ криволинейного треугольника в попереч- щ ном сечении примет форму окружности, кулачки-зажимы сомкнутся, надежно зафиксировав оптические волокна, 90 ных диаметрах оптических волокон часть накладки, охватывающей волокно большего диаметра, сжимается больше, вторая часть меньше, однако каждое иэ 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 иэ-за снижения усилия сжатия, так как снижается жесткость.

Соосность соединяемых волокон с разными н, ружными 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 раэжатию эластомерных накладок. Вместо жесткого воздействия несжимаемых поверхностей пластин на волокчо происходит плавное утапливание его в накладках без. разрушения, либо незначительное, но не полное, как в известном устройстве, раэжимание.

Следовательно, не происходит разрушения оптических волокон и не нарушается работоспособность, что повышает надежность.

i 125590 я

Фиг. Р

А-А

Составитель И.Александров

Редактор P.Öèöèêà Техред А.Бабинец Корректор СЛекмар

Заказ 8536/35 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. -4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4