УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНТАЖА ЗАЩИТЫ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА

Настоящая полезная модель относится к нагревателю устройства защиты места сварки оптических волон, предназначенному для защиты сращенного оплавлением участка оптического волокна путем опрессовки нагревом защитной гильзы, покрывающей сращенный оплавлением участок.
Сращивание оплавлением оптических волокон осуществляется путем нагрева и оплавления стыкуемых концевых участков стеклянных волокон, при этом на сращиваемых концах оптических волокон отсутствует полимерное защитного покрытие, которое на этих участках перед сваркой удаляется. Поскольку часть сращенного оплавлением оптического волокна, на которой стекловолокно удалено, обладает более низкой механической прочностью, необходимо защитить эту часть устройством, обеспечивающим защиту от механических воздействий и воздействий внешней среды, например защитной полимерной гильзой или защитной полимерной оболочкой. Защитную гильзу (оболочку) обычно формируют путем размещения расплавленной адгезивной смолы и растянутого цилиндрообразного тела в опрессовываемой нагревом трубке, которая сжимается в радиальном направлении во время ее нагревания (RU 2334258, G02B 6/255, опубл. 20.09.2008).
При защите сращенного оплавлением оптического волокна сращенный оплавлением участок оптического волокна располагается в части корпуса нагревателя защиты стыка с защитной гильзой, покрывающей этот участок. Затем инициируют работу нагревательного элемента, который позже выключают после нагрева защитной гильзы в течение предварительно заданного периода времени, после чего сращенный оплавлением участок извлекают из нагревателя защиты стыка.
В обычном процессе сращивания оплавлением типовое время, требующееся для операции сращивания, составляет 7-20 секунд, а время, требующееся для операции защиты, - от 18 до 135 секунд. Поэтому даже при быстром выполнении операции сращивания, операцию защиты следующего сращенного оплавлением волокна нельзя начать, и возникает простой в состоянии готовности вплоть до завершения процесса защиты предыдущего сращенного оплавлением волокна. Хотя операция сращивания может осуществляться параллельно операции защиты, сращенный оплавлением участок, не будучи защищен сам по себе, чрезвычайно слаб. Поэтому ситуация, при которой накапливается много сращенных оплавлением оптических волокон, может создать проблемы, при которых сращенный оплавлением участок ломается, повреждается или иным образом оказывается под воздействием внешней силы.
Из сказанного следует, что после проведения операции покрытия сращенного участка оптического волокна защитным покрытием необходимо время для естественного остывания полимерной массы защитного покрытия. Если это время сократить, то, возможно, произойдет разрушение покрытия, так как изгибные деформации в оптическом волокне приведут к потере формы этого покрытия.
Для нагревательных аппаратов типичной конструкции, которая, например, представлена в RU 2334258 или в GB 2377609 вопросы регулирования времени остывания полимерного защитного покрытия зависит от воздушного охлаждения, то есть от потока охлаждаемого воздуха, подаваемого в зону нагрева для выведения тепловой массы и ускорения теплообмена в зоне нагрева.
Такое решение используется, например, в US 2010288751, B23P 11/00, H05B 3/02, опубл. 18.11.2010. В этом патенте описано устройство для монтажа защиты оптического волокна, которое содержит корпус параллелепипедной формы тонкостенной конструкции, образующий короб, закрываемый сверху откидной крышкой. В торцевые стенки короба встроены вентиляторы, один из которых нагнетает воздух в полость корпуса, а второй работает в режиме разряжения и отсасывает воздух из полости корпуса. В нижней части корпуса непосредственно в зоне прямого воздушного сообщения между вентиляторами закреплен стержневой нагревательный элемент, имеющий связь с источником питания и его нагрева. В верхней части короба непосредственно под крышкой расположен ложемент с дугообразной выдавкой вдоль его длины, предназначенной для укладки оптического волокна с расположением участка сварки этого волокна в центральной части ложемента. Ложемент представляет собой металлическую пластинку, в которой выполнены прорези для поступления теплового потока к волокну и оболочке, которая должна оплавиться и обхватить место сварки. На тыльной стороне крышки закреплен дефлектор в виде отражательно пластины с зеркальной поверхностью для исключения воздействия теплового потока на крышку и перенаправления его на волокно. Крышка установлена поворотно в петлях на коробе и имеет зажимы, которые при закрывании крышки прижимают оптическое волокно к корпусу аппарата и не дают ему смещаться во время оплавления защитной оболочки. Принято в качестве прототипа.
Недостаток данного решения заключается в том, что в устройстве недостаточно эффективно решена задача вентиляционного охлаждения. Это обусловлено тем, что нагревательный элемент в корпусе расположен в зоне дна короба и подача теплового потока осуществляется в верхнюю часть короба, где расположено оптическое волокно. После разогрева и охвата полимерной оболочки места сварки нагрев прекращается, и включаются вентиляторы. Вентиляторы находятся напротив друг друга и при их работе происходит перекачивание воздуха по прямой траектории от одного торца корпуса к другому. При этом большая часть потока перекачиваемого воздуха проходит мимо подлежащего охлаждению оптического волокна (где проходит процесс полимеризации) и осуществляет охлаждение нагревательного элемента, который, как раз, и находится в зоне этого самого воздушного потока. В действительности, охлаждение нагревательного элемента не обеспечивает ускорение процесса полимеризации защитной оболочки. В верхнем положении ложемента только часть перекачиваемого воздуха касается этого ложемента и расположенного на нем оптического волокна. В этом случае, это устройство ничем не лучше других устройств, у которых процесс полимеризации проходит в естественных условиях и оператор по опыту определяет его завершение по времени.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в ускорении процесса полимеризации защитной оболочки оптического волокна за счет улучшения вентиляционного охлаждения и направления перекачиваемого воздуха непосредственно в зону оплавления этой оболочки.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для монтажа защиты оптического волокна, содержащем корпус параллелепипедной формы тонкостенной конструкции, образующий короб, закрываемый сверху откидной крышкой, в торцевые стенки короба встроены вентиляторы, один из которых предназначен для нагнетания воздух в полость корпуса, а второй - для работы в режиме разряжения и откачивания воздуха из полости корпуса, нагревательный элемент резистивного типа, имеющий связь с источником питания для его нагрева, ложемент в верхней части короба размещен непосредственно под крышкой и выполнен с канавкой вдоль его длины для укладки оптического волокна с расположением участка сварки этого волокна над нагревательным элементом, при этом крышка установлена поворотно в петлях на коробе и имеет зажимы, которые при закрывании крышки прижимают оптическое волокно к корпусу, нагревательный элемент представляет собой проводник с высоким удельным сопротивлением, покрытый изоляционным слоем, выполнен удлиненным U-образной формы и расположен непосредственно под ложементом в верхней части короба, ложемент выполнен по краям зоны воздействия нагрева на защиту оптического волокна с направляющими для позиционирования этого волокна вдоль зоны нагрева на расстоянии от нагревательного элемента, а зажимы крышки расположены вне зоны нагрева для фиксации в ложементе оптического волокна, при этом под крышкой в коробе вдоль зоны нагрева сформирован участок воздуховода постоянного сечения, ограниченный перегородкой под нагревательным элементом, имеющим опоры для нагревательного элемента, и этом участок воздуховода сообщен с зонами размещения вентиляторов через участки воздуховодов, имеющих форму расширяющихся в сторону вентиляторов сопел.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 изображена схема устройства;
фиг. 2 - общий вид устройства;
фиг. 3 - поперечный разрез устройства;
фиг. 4 - вид с торца на вентилятор;
фиг. 5 - устройство в разобранном виде. Суть полезной модели заключается в организации потока воздуха на этапе охлаждения монтируемого устройства защиты волокна. Нагнетающий вентилятор засасывает воздух из окружающей среды и нагнетает его в воздуховод. Далее воздушный поток, двигаясь вдоль нагревателя и монтируемого устройства защиты волокна, отводит накопленное тепло и выбрасывается через другой вентилятор, работающий в режиме разряжения. Благодаря форме воздуховода, воздушный поток эффективно взаимодействует со всеми разогретыми поверхностями, как нагревателя, так и устройства защиты. Благодаря высокой скорости потока, вследствие низкого воздушного сопротивления канала, производится эффективный теплоотвод, что уменьшает время охлаждения монтируемого устройства защиты волокна. Принцип работы нагревателя устройства основывается на выделении тепловой энергии при прохождении электрического тока через резистивный нагревательный элемент (закон Джоуля-Ленца). Нагревательный элемент представляет собой проводник с высоким удельным сопротивлением, покрытый изоляционным слоем.
На схеме, представленной на фиг. 1, обозначено: нагревательный элемент 1, воздуховод 2, вентиляторы 3, зажим 4 оптического волокна 5, крышка 6 и элемент защиты волокна 7 (fibre optic fusion splice protector).
На фиг. 2-5 представлено конкретное исполнение устройства для монтажа защиты оптического волокна. Под защитой оптического волокна понимается полимерный элемент в виде разрезанной вдоль трубки, выполненной из полимерного материала, способного осаждаться, то есть при нагревании трубка уменьшается в размере и охватывает оптическое волокно, герметизируя место сварки. Такие свойства проявляет, например, упаковочная термопленка. При использовании полимерных материалов с иными свойства возможно применение трубки с клеем на внутренней поверхности. При нагревании происходит адгезивное взаимодействие, которое приобретает после полимеризации твердую форму. Могут быть различные формы защиты, но все они имеют один и тот же принцип организации этой защиты: за счет нагревания происходит прикрепление полимерного материала к месту сваренных концов оптического волокна с образованием оболочки, герметизирующей место сварки.
Устройство для монтажа защиты оптического волокна содержит корпус 8 параллелепипедной формы тонкостенной конструкции, образующий короб, который закрывается сверху откидной крышкой 6, установленной поворотно в петлях на коробе.
В торцевые стенки короба встроены вентиляторы 3, один из которых предназначен для нагнетания воздух в полость корпуса, а второй - для работы в режиме разряжения и откачивания воздуха из полости корпуса (фиг. 1).
Нагревательный элемент 1 резистивного типа имеет связь с источником питания (не показан) для его нагрева. Нагревательный элемент 1 представляет собой проводник с высоким удельным сопротивлением, покрытый изоляционным слоем, выполнен удлиненным U-образной формы и расположен непосредственно под ложементом 9 в верхней части короба.
Ложемент 9 в верхней части короба размещен непосредственно под крышкой 6 и выполнен с канавкой 10 вдоль его длины для укладки оптического волокна с расположением участка сварки этого волокна над нагревательным элементом.
Крышка имеет зажимы 4, которые при закрывании крышки прижимают оптическое волокно к корпусу. Ложемент выполнен по краям зоны воздействия нагрева на защиту оптического волокна с направляющими 11 для позиционирования этого волокна вдоль зоны нагрева на расстоянии от нагревательного элемента.
Зажимы крышки расположенные вне зоны нагрева и обеспечивают прижатие оптического волокна к ложементу.
Под крышкой в коробе вдоль зоны нагрева сформирован участок 12 воздуховода 2 постоянного сечения, ограниченный перегородкой 13 под нагревательным элементом, имеющим опоры 14 для нагревательного элемента 1, и этом участок воздуховода 12 сообщен с зонами размещения вентиляторов через участки 15 воздуховодов, имеющих форму расширяющихся в сторону вентиляторов сопел.
В режиме охлаждения оплавленной защиты 7 (оболочки) для сохранения ее формы, полученной при нагреве полимерного материала этой защиты, и для охлаждения нагревательного элемента 1 с целью уменьшения его воздействия на оплавленный полимерный материал защиты, первым вентилятором 3 воздух подается в воздуховод, где попадает на первый 12 участок (фиг. 1), выполненный в виде ссужающегося в направлении к нагревательному элементу сопла. При прохождении этого участка происходит ускорение потока с уменьшением его температуры. После этого ускоренный поток попадает в часть воздуховода постоянного сечения, где происходит теплообмен между воздушным потоком и нагревательным элементом и защитой оптического волокна. Затем воздушный поток попадает на последний участок, выполненный в виде расширяющегося в направлении ко второму вентилятору сопла. Второй вентилятор вытягивает нагретый воздух и отбрасывает его в атмосферу.
Правильная организация воздухопотока и формирование участков воздуховода переменного сечения позволяют получить процесс интенсивного теплообмена на участке расположения нагревательного элемента и оптического волокна.
Это позволяет ускорить за счет охлаждения процесс полимеризации защитной оболочки оптического волокна за счет улучшения вентиляционного охлаждения и направления перекачиваемого воздуха непосредственно в зону оплавления этой оболочки. При этом минимизируется тепловое воздействие охлаждаемого нагревательного элемента на защиту после того, как нагревательный элемент был выключен (обесточен) и его воздействие негативно сказывается на процессе полимеризации материала защиты.