CN101884000B - 用于可现场安装的光纤连接器的应变消除组件及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于可现场安装光纤连接器的应变消除组件，其中该组件包括陶瓷插芯支架(50)、中间套筒(100)和卷曲套筒(120)。陶瓷插芯支架后段保持光缆的缓冲部分，而陶瓷插芯支架前端保持陶瓷插芯和接头组件。连接光纤保持在陶瓷插芯和接头组件内，以与从缓冲段突出的现场光纤段连接。中间套筒啮合及大致包围陶瓷插芯支架后段的一部分因而包围缓冲层的一部分。中间套筒装卸器可用于操纵中间套筒及将中间套筒连接到陶瓷插芯支架后段。来自光缆的应变消除绞线向外张开在中间套筒的外表面周围。卷曲套筒放在中间套筒上以将应变消除绞线的端部保持在适当位置。之后，对卷曲套筒进行卷曲，这将绞线端部固定在适当位置及还将中间套筒固定在陶瓷插芯后段上的适当位置。

Description

用于可现场安装的光纤连接器的应变消除组件及方法

发明背景

技术领域

本发明总体上涉及光缆，尤其涉及对用于光缆的可现场安装的连接器进行应变消除的组件。

背景技术

光纤在包括电信行业的多种应用中广泛使用，其中光纤在多种电话和数据传输应用中使用。至少部分由于光纤提供的极宽带宽和低噪声运行，光纤的使用及其中使用光纤的各种应用持续增加。例如，光纤不再仅用作远距离信号传输的介质，而是逐渐直接布线到家庭，在一些情况下，直接布线到桌子或其它工作位置。

光纤的日益增长和变化的使用推动了可现场安装光纤连接器的使用。可现场安装光纤连接器用于端接光纤的端部，及使能比熔接更快地进行连接和断开连接。典型的连接器将每一光纤的端部保持在陶瓷插芯中。连接器使两根光纤的纤芯对准使得光可在光纤端部之间传递，及提供机械联结以将两光纤端部保持在一起。传统上，连接器已是使用光纤系统主要关心的对象之一，因为它们引起损耗及因为不同的连接器类型通常不兼容。在连接器的使用曾经有问题的同时，制造商已使其标准化及大幅简化。该增加的用户友好性致使光纤系统的使用增加。

目前的可现场安装光纤连接器设计成安装在小于2.9mm的光缆或光纤上并消除应变。普通的光缆/光纤尺寸为900μm紧密缓冲光纤和2.9mm有护套的光缆。典型的2.9mm有护套的光缆由芳族聚酰胺纱和薄壁护套包围900μm紧密缓冲光纤而成。存在对更大的光缆的需求。遗憾的是，如果是传统连接器设计，将可现场安装连接器直接安装在更大的光缆上有问题。因此，需要适合更大的光缆的新光纤连接器及可包括另外和/或备选的结构的标准光缆。

发明内容

本发明的一方面为用于可现场安装光纤连接器的应变消除组件，其构造成支撑具有有缓冲的部分和应变消除绞线的光缆。本发明组件包括陶瓷插芯支架，其具有开口后端的后段及构造成容纳有缓冲的光纤部分。本发明组件还包括构造成包围陶瓷插芯支架后段的一部分并与之啮合的中间套筒。本发明组件还具有卷曲套筒，其具有内表面及覆盖中间套筒。应变消除绞线位于卷曲套筒内表面和中间套筒外表面之间。对卷曲套筒进行卷曲以捕获卷曲套筒和中间套筒之间的应变消除绞线。

本发明的另一方面为在用于光缆的连接器中实现应变消除的方法，其中光缆具有光纤段、缓冲段、应变消除绞线、及保护性护套。本发明方法包括将光纤段和缓冲段插入陶瓷插芯支架的后段。本发明方法还包括提供具有内和外表面的中间套筒及使中间套筒与陶瓷插芯支架后段啮合以包围陶瓷插芯支架后段。本发明方法还包括在中间套筒外表面上放置多股应变消除绞线。本发明方法还包括将卷曲套筒放在中间套筒和应变消除绞线周围，然后对卷曲套筒进行卷曲以固定应变消除绞线及将中间套筒安装到陶瓷插芯支架后段上。本发明方法可选地包括使用中间套筒装卸器，其有助于将中间套筒安装到陶瓷插芯支架后段上。

本发明的另一方面为用于光缆的应变消除的连接器，其中光缆具有带前端的光纤、缓冲层、和应变消除绞线。该连接器包括具有前段和后段的陶瓷插芯支架，前段具有开口前端，后段具有开口后端，其中开口前端和后端通过陶瓷插芯支架通道连接。陶瓷插芯和接头组件位于陶瓷插芯支架前端中，陶瓷插芯和接头组件具有各自的中心通道。连接光纤保持在陶瓷插芯和接头组件通道内，其中连接光纤具有位于接头组件通道中的后端。缓冲层保持在陶瓷插芯支架后段中使得连接光纤后端与光纤前端在接头组件通道内连接。本发明连接器还包括啮合并包围陶瓷插芯支架后段的一部分以包围保持在其中的缓冲层的中间套筒。本发明连接器还具有卷曲套筒，其位于中间套筒周围以将应变消除绞线的端部保持在卷曲套筒和中间套筒之间。当对卷曲套筒进行卷曲时，其将应变消除绞线固定在卷曲套筒和中间套筒之间且还将中间套筒固定到陶瓷插芯支架后端。

本发明的另一方面为用于保持和装卸前述中间套筒的中间套筒装卸器。该装卸器包括C形套筒，其具有内表面、外表面、前端面和后端面、及具有中心轴和连接前端面及后端面且大小适于压配合中间套筒的中心孔。外表面中的间隙连接到中心孔并形成装卸器的C形。间隙的大小适于装配在光缆的缓冲段上使得其可经引入管和光缆之间的暴露的缓冲段间断置放光纤。装卸器包括位于中心孔中的挡板，其在中间套筒压配合在中心孔内时用作档块。

本发明的另外的特征和优点将在下面的详细描述中提出，且本领域技术人员从该描述可明显看出或通过按在此所述(包括下面的详细描述、权利要求及附图)实施本发明而认识到。

应当理解，前面的概括描述和下面的详细描述均呈现本发明的实施方式，且意于提供用于理解本发明的实质和特征的概览或框架。包括附图以提供对本发明的进一步理解，且其构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的多个实施例，连同在此进行的描述一起用于阐释本发明的原理和运行。

附图说明

图1为根据本发明的采用本发明的应变消除组件的光纤连接器(“连接器”)的实施例的分解侧视图。

图2为图1的连接器在连接到图1中所示的过大光缆的过程中的侧视图。

图3A为本发明的应变消除组件的中间套筒、卷曲套筒和陶瓷插芯支架的透视图。

图3B为中间套筒的实施例的特写立体图，其中中间套筒为C形并攻有螺纹及其具有带槽外表面。

图4为与图2类似的侧视图，但示出了中间套筒拧在陶瓷插芯支架的攻有螺纹的后段上，同时卷曲套筒将应变消除绞线靠着光缆保持在不碍事的地方。

图5为连接器的透视图，图示了应变消除绞线在中间套筒周围向外张开。

图6为与图4类似的侧视图，示出了卷曲套筒包围中间套筒及将应变消除绞线保持在中间套筒上的适当位置处，还示出了卷曲力施加到卷曲套筒。

图7为与图5类似的连接器的透视图，示出了卷曲套筒位于陶瓷插芯支架螺纹端处的中间套筒上方的适当位置。

图8为与图6类似的侧视图，示出了外壳和防护罩分别放在连接器的前端和后端上。

图9为与图7类似的透视图，示出了外壳和防护罩处于适当位置时的连接器。

图10为本发明的中间套筒装卸器连同插入装卸器的中心孔之前的中间套筒的立体图。

图11为与图10类似的立体图，但中间套筒保持在装卸器之内。

具体实施方式

下面详细提及本发明的目前优选的实施方式，其例子在附图中图示。只要可能，相同的附图标记和符号在所有附图中均用于指相同或相似部分。使用的术语“前”、“向前”、“后”、“向后”、“后部”和“向后部”是为了说明而使用的相对术语。

图1为根据本发明的采用本发明的应变消除组件的光纤连接器(“连接器”)8的实施例的分解侧视图。在实施例中，光纤连接器8包括许多与美国专利7,270,487中描述的光纤连接器共同的方面。

连接器8具有前段8F和后段8B。为了参考，示出笛卡尔X-Y轴。图2为图1的连接器在连接到图1中所示的过大光缆150的过程中的侧视图。

连接器8设计成与过大光缆150一起使用，过大光缆150具有光纤151，其为现场光纤152由一层或多层保护性涂层152C(如250μm和900μm涂层)包围而成。现场光纤152由具有应变消除绞线157的应变消除层156和包围应变消除层的保护性外护套158包围。使用已知技术，如图1中所示的光缆150已准备好现场接装连接器8。这样制备的光缆包括具有端部153的现场光纤段152S、缓冲段154S、及暴露的应变消除绞线157。

在实施例中，现场光纤152的直径为125μm。同样在实施例中，缓冲层154的直径在从约250μm到约1mm的范围中(如900μm)，及应变消除层包括应变消除绞线157。在实施例中，应变消除绞线157为芳族聚酰胺纱及当光缆150准备接装连接器时暴露约15mm的长度。此外，在实施例中，保护性外护套158具有约2mm的环形厚度。在实施例中，光缆150具有约4.8mm或更大的总直径，按照目前的标准其被认为“过大”。在另一实施例中，光纤151为对弯曲不敏感的光纤，如所谓的“有孔”光纤或纳米结构光纤。这样的光纤的例子例如在下述文献中描述：美国专利6,243,522、2006年10月18日申请的未决美国专利申请11/583,098、2006年6月30日申请的临时美国专利申请60/817,863、2006年6月30日申请的60/817,721、2006年8月31日申请的60/841,458、2006年8月31日申请的60/841,490、及2007年1月8日申请的60/879,164(在下文中称为“Corning纳米结构光纤专利及专利申请”)，所有这些专利及专利申请均已转让给Corning Incorporated。

连接器8包括陶瓷插芯10，在实施例中其包括外表面12、前端14和后端16、及在端部14和16开口的中心通道18。中心通道18的大小适于容纳光纤如现场光纤152。

连接器8还包括接头组件20，在实施例中其容纳机械接头，其包括上部构件21A和下部构件21B。上部构件21A包括外表面22A、内表面23A、及前端24A和后端26A。类似地，下部构件21B包括外表面22B、内表面23B、及前端24B和后端26B。上部和下部构件被弄在一起使得内表面23A和23B形成大小适于容纳现场光纤如光纤152的中心贯穿通道28。陶瓷插芯10和接头组件20安排成首尾相连，如图2中所示。

连接器8还包括具有相应前端42和后端44的光纤段40。光纤段40位于陶瓷插芯10和接头组件20的通道18和28中，光纤端42与陶瓷插芯前端14大致齐平，光纤端44位于通道28中。光纤段40用作连接器的“连接”光纤，因而在下文中称为“连接光纤”40。

连接器8还包括具有前段50F和后段50B的陶瓷插芯支架50。前段50F包括开口前端52，及后段50B包括开口后端54。陶瓷插芯支架50包括外表面56和在前端52和后端54处开口的中心通道(也称为“陶瓷插芯膛”)58。在实施例中，外表面56包括光滑区域62和外螺纹区域(即外螺纹)64。在实施例中，外螺纹可包括一个或多个槽65(图3A)以锁接凸轮212(未在图1中示出；参见图7)。

陶瓷插芯支架50在图1中示出，及在其它图中，为了说明，示为具有向外张开的外表面56。然而，外表面56不必须向外张开，如图3A中所示及如下所述。

在实施例中，陶瓷插芯支架50由金属如镍银(NiAg)制成，其比传统塑料陶瓷插芯支架更结实。陶瓷插芯通道58包括在前端52具有开口67的前段66，其对应于表面区域62及大小适于容纳陶瓷插芯段10和接头组件20。通道58还包括更窄的、在后端54具有开口71的后段70。螺纹64形成在陶瓷插芯后段70上，在实施例中，其大小适于容纳引入管，如下所述。陶瓷插芯支架50将陶瓷插芯10和接头组件20保持在前段66，陶瓷插芯10的前端14自陶瓷插芯支架前端52伸出，如图2中所示。

连接器8还包括引入管80，其具有前端82、向外张开的后端84、及在前述前端和后端处开口的中心通道88。中心通道88大小适于容纳光缆150的缓冲段154S。引入管80位于陶瓷插芯支架后通道70内，向外张开的后端84自陶瓷插芯支架后端54延伸(图2)。向外张开的后端84有助于现场光纤段152S插入陶瓷插芯通道18和28内，及有助于缓冲光纤段154S插入引入管内。当这样插入时，现场光纤段152S的端部153在接头组件20的通道28内与连接光纤40的端部44邻接以形成机械接合，如图2中的插入物所示。同样，缓冲光纤段154S位于引入管80内，也如图2中所示。

连接器8还包括应变消除组件98，其特写透视图如图3A中所示。应变消除组件98包括陶瓷插芯支架50和中间套筒100，中间套筒100具有前端面102和后端面104、中心轴A_S、及居中在轴A_S周围并由内表面107形成的中心孔106。在图3B中所示的实施例中，中心套筒100为C形并包括内螺纹108。C形中间套筒100包括向C形中心孔106开口的间隙110。间隙110的大小使得适于装配在缓冲部分154上。这使中间套筒100能在暴露的缓冲部分154上在引入管80的端部和光缆150之间滑动，从而其可在陶瓷插芯后段50B处增加到连接器8，如下所述。

孔106和内螺纹108的大小使得中间套筒100可与陶瓷插芯支架后段50B的外螺纹64以螺纹方式啮合并固定在那里。在实施例中，中间套筒100外表面112，其具有平行于前端面102和后端面104延伸的一个或多个凹槽114，如图所示。一个或多个凹槽114构造成有助于紧夹应变消除绞线157以提供另外的应变消除，如下更详细所述。在实施例中，中间套筒100由铝制成。同样，在实施例中，中间套筒100为约3.5mm长及直径为约5mm。

为了论述，中间套筒100在下面结合其C形有螺纹实施方式进行论述。其它实施方式也可用于中间套筒100，例如，可固定到陶瓷插芯支架端部(其也不需要攻螺纹)的无螺纹版本，如通过使用卡扣连接或经粘合剂或胶水。中间套筒100的其它实施方式包括蛤壳型设计(未示出)，其打开以安装在陶瓷插芯后段50B周围并与其啮合。本发明的其它实施例包括备选中间套筒以有助于紧夹应变消除绞线157从而实现应变消除。

应变消除组件98还包括卷曲套筒120，其具有相应的前端122和后端124及大小使得卷曲套筒可在中间套筒100的外面滑动的中心开口126。卷曲套筒优选由相对软的金属如铜制成，使得其可卷曲在中间套筒100上。本发明的其它实施例包括适于彼此啮合和/或提供应变消除的、备选材料的卷曲套筒和/或中间套筒。

一旦光缆准备好进行连接器接装，如图1中所示，除去光纤涂层152C以加长光纤段152S。之后，应变消除组件98准备好组合到连接器内。在图2中，为易于说明，未包括应变消除绞线157。图4将应变消除绞线157示为通过卷曲套筒120暂时靠着光缆150保持。

在图2中所示的组装点，引入管80可卷曲在缓冲层154上以在组成应变消除组件98的各部件添加到连接器时提供初始应力消除。

继续参考图2及如上所述，中间套筒100在暴露的缓冲层154上在引入管80和光缆150之间滑动。之后，中间套筒100放在陶瓷插芯支架后段50B上，内螺纹108与外螺纹64啮合。之后，中间套筒100拧在陶瓷插芯支架后段50B上并包围其一部分，从而也包围保持在陶瓷插芯后段中的缓冲层154的一部分。一旦中间套筒100处于适当位置，如图4中所示，移动卷曲套筒120以释放因而保持的应变消除绞线157。之后，应变消除绞线157向外张开在有凹槽的外表面112周围，如图5中所示。应注意，在图5中，连接器8包括覆盖陶瓷插芯支架前端50F的内壳210及在后段50B处覆盖陶瓷插芯支架50但不覆盖相邻中间套筒100及其前部的凸轮212。

现在参考图6，卷曲套筒120自其在光缆150上的固定位置移动以覆盖中间套筒100。这将应变消除绞线157陷在中间套筒和卷曲套筒之间，中间套筒的外表面112上的凹槽114用于将绞线端部保持在适当位置。

同样如图6中所示，在下一步骤中，对卷曲套筒120进行卷曲(如卷曲成六边形)，如箭头200所示。这将中间套筒和卷曲套筒挤压在一起，从而用于将应变消除绞线157保持在适当位置并实现应力消除。在本发明的某些实施例中，这还导致间隙110至少部分闭合，从而用于将中间套筒固定到陶瓷插芯支架，进而在连接器8的后端8B提供进一步的应变消除。

图7为与图5类似的连接器的透视图，其示出了内壳210处于连接器前端8F处的适当位置及卷曲套筒120处于陶瓷插芯支架后段50B处的中间套筒100上的适当位置。

一旦中间套筒100和卷曲套筒120卷曲在陶瓷插芯支架后段50B上的适当位置，临时存放在光缆150上的保护性防护罩220在连接器后端8B上滑动，如图8的侧视图和图9的透视图所示。图9还示出了在连接器前端8F处安排在内壳210(见图7和图8)上方的外壳或“护罩”230。

中间套筒装卸器

由于中间套筒100相当小(如直径为约5mm)，已证明在将应变消除组件98安装到连接器8上时很难操作。因此，参考图10，本发明包括用于装卸中间套筒100的中间套筒装卸器(“装卸器”)300。装卸器300具有前端面302和后端面304及居中在中心轴A_H上的中心孔306。装卸器300包括中心孔和后端面之间的挡板307，用作当中间套筒100放在装卸器中心孔内时与其接靠的档块。装卸器300具有光滑的内表面308、外表面309、及外表面中向中心孔打开以形成C形装卸器的间隙310。内表面308包括间隙310两侧对置的唇边311。在实施例中，装卸器300包括一个或多个有助于紧夹和操作装卸器的凹槽312。间隙310的大小使得其装配在光缆的缓冲段上。

装卸器孔306的大小使得中间套筒100在装卸器前端面302处可容易地压入中心孔内，中间套筒端面之一(如后端面104)靠着挡板307，使得装卸器轴A_H和中间套筒轴A_S对准，如图11中所示。

装卸器间隙310和中间套筒间隙110对直很重要，如图11中所示。这可在工厂中使用夹具实现，或通过使中间套筒与安装装卸器锁接实现。锁接这两个构件的一种方法是在中间套筒外表面上与间隙110相邻的地方提供平坦段117，及通过在装卸器内表面108上提供相应的平坦段(唇边)311，使得当相应间隙对直时这些平坦表面啮合。该啮合还用于使得中间套筒100在旋转装卸器时(例如，当将中间套筒拧在陶瓷插芯支架后段上时)连同装卸器300一起旋转，而不是使中间套筒在装卸器内独立旋转。

为使用装卸器300将中间套筒100安装到连接器8的后部上，装卸器前端面302面向陶瓷插芯后段50B。接着，对准的装卸器和中间套筒间隙310和110在暴露的缓冲段154上在引入管80的向外张开的后端84和过大光缆150之间滑动。之后，中间套筒100使用装卸器300拧在陶瓷插芯支架后段50F上。然后，朝向光缆150及远离连接器8向后拉装卸器300，直到其后退到暴露的缓冲段154处，在那里其经间隙310移除。由于中间套筒通过啮合螺纹保持在陶瓷插芯支架后段50B上的适当位置及仅以轻微的压配合保持在装卸器300内，当装卸器拉离陶瓷插芯后段时，装卸器和中间套筒可容易地脱离。

本发明具有使能适当地将可现场安装光学连接器直接安装在光缆如过大光缆上并消除应变的优点，这与安装在光缆内的紧密缓冲光纤部分上相反。这导致更稳定的光缆端接。

很显然，在不背离本发明精神和范围的情况下，本领域技术人员可对本发明进行多种修改和变化。因此，如果对本发明的修改和变化在所附权利要求及其等效方案的范围内，则本发明覆盖这些修改和变化。

Claims (11)

1.用于可现场安装光纤连接器的应变消除组件，所述连接器具有构造成连接到光缆的后端，光缆具有有缓冲的部分和应变消除绞线，所述应变消除组件包括： 

陶瓷插芯支架，包括具有开口后端的后段，并构造成容纳有所述有缓冲的部分； 

具有外表面及构造成包围陶瓷插芯支架后段的一部分并与之啮合的中间套筒，其中中间套筒具有间隙使得中间套筒为C形，该间隙的大小适于装配在所述有缓冲的部分上； 

具有内表面的卷曲套筒，其中卷曲套筒覆盖中间套筒，应变消除绞线位于卷曲套筒内表面和中间套筒外表面之间；及 

其中卷曲套筒将应变消除绞线紧夹在卷曲套筒和中间套筒之间。 

2.用于光缆的连接器组件，包括： 

如权利要求1所述的应变消除组件，其中陶瓷插芯支架具有前端及光缆包括光纤；及 

位于陶瓷插芯支架前端中的陶瓷插芯，所述陶瓷插芯具有保持连接光纤的通道，连接光纤具有位于陶瓷插芯通道内的端部及在光缆连接到连接器时与光缆的光纤的端部连接。 

3.用于光缆的应变消除的连接器组件，其中光缆具有带前端的光纤、缓冲部分、和应变消除绞线，所述应变消除的连接器包括： 

具有前段和后段的陶瓷插芯支架，前段具有开口前端，后段具有开口后端，其中开口前端和后端通过陶瓷插芯支架通道连接； 

位于陶瓷插芯支架前端中的陶瓷插芯和接头组件，所述陶瓷插芯和接头组件具有各自的中心通道； 

保持在陶瓷插芯和接头组件通道内的连接光纤，其中连接光纤具有位于接头组件通道中的后端； 

保持在陶瓷插芯支架后段中的缓冲层，使得连接光纤后端与光纤前端在接 头组件通道内连接； 

啮合并包围陶瓷插芯支架后段的一部分以包围保持在其中的缓冲层的中间套筒，其中中间套筒具有间隙使得中间套筒为C形，该间隙的大小适于装配在缓冲部分上； 

卷曲套筒，位于中间套筒周围以将应变消除绞线的端部保持在卷曲套筒和中间套筒之间； 

其中卷曲套筒将应变消除绞线紧夹在卷曲套筒和中间套筒之间； 

其中卷曲套筒将中间套筒固定到陶瓷插芯支架后端。 

4.根据权利要求1或3的组件，其中卷曲套筒适于卷曲以将应变消除绞线紧夹在卷曲套筒和中间套筒之间。 

5.根据权利要求1或3的组件，其中当对卷曲环进行卷曲时中间套筒变形以将中间套筒永久固定到陶瓷插芯支架后段。 

6.根据权利要求1或3的组件，其中： 

陶瓷插芯支架后端具有外螺纹；及 

中间套筒具有与所述外螺纹匹配的内螺纹，使得中间套筒与陶瓷插芯后段以螺纹方式啮合。 

7.根据权利要求1或3的组件，其中中间套筒外表面包括有助于将绞线固定在中间套筒和卷曲套筒之间的凹槽。 

8.根据权利要求1或3的组件，其中所述中间套筒由铝构成，及所述卷曲套筒由铜构成。 

9.根据权利要求2或3的连接器，还包括： 

覆盖陶瓷插芯支架前端的外壳；及 

覆盖陶瓷插芯支架后端的防护罩。 

10.在用于光缆的连接器中实现应变消除的方法，其中光缆具有光纤段、缓冲段、应变消除绞线、及保护性护套，所述方法包括： 

将光纤段和缓冲段插入陶瓷插芯支架的后段； 

使具有内和外表面的中间套筒与陶瓷插芯支架后段啮合以包围陶瓷插芯支架后段，其中所述中间套筒包括形成C形中间套筒的间隙； 

在中间套筒外表面上放置多股应变消除绞线； 

将卷曲套筒放在中间套筒和应变消除绞线周围；及 

对卷曲套筒进行卷曲以固定应变消除绞线及将中间套筒安装到陶瓷插芯支架后段上，其中所述卷曲使得间隙至少部分闭合。 

11.根据权利要求10的方法，其中所述中间套筒攻有螺纹，及所述陶瓷插芯支架的后段攻有螺纹，及包括使中间套筒与陶瓷插芯支架螺纹啮合。 

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