КАТУШКА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА

Катушка для хранения оптического волокна относится к области хранения и транспортировки электрических проводов и других длинномерных материалов, предназначена преимущественно для хранения и транспортировки оптического волокна и может быть использована для хранения тонких длинномерных материалов в различных областях народного хозяйства.
Известны конструкции катушек для хранения оптического волокна, например патент США №5702066, авторское свидетельство СССР №485369, которые содержат цилиндрический барабан, два боковых фланца, прокладку, покрывающую цилиндрический барабан, щель на одном из фланцев, через которую вытягивают конечную часть оптического волокна. Однако в настоящее время повышаются требования к длине оптических волокон. К сожалению, известные катушки не позволяет в достаточной степени удерживать длинное оптическое волокно. Если на катушку наматывают длинное оптическое волокно, то концевые части фланцев становятся искривленными. Это, в свою очередь, приводит к изгибу и повреждению оптического волокна. Кроме того, при определенных температурах может возникнуть сильная деформация катушки из-за более высокого веса оптического волокна. Более того, обращение с катушкой становится затруднительным.
Дополнительные проблемы связаны с щелью для вытягивания оптического волокна и с прокладкой, так как разница в размерах по высоте между щелью для вытягивания оптического волокна и прокладкой очень маленькая. И оптическое волокно может зацепляться между прокладкой и внутренней боковой поверхностью фланца.
Известна также катушка для хранения оптического волокна (см. патент RU №2155154 от 27.08.2000), в которой устранено часть недостатков. Она содержит барабан для наматывания оптического волокна, прокладку, расположенную на внешней поверхности барабана, два круглых фланца, расположенных на концах барабана, щель для вытягивания конечной части намотанного оптического волокна, выполненную на первом фланце, и дополнительное средство для дополнительной обмотки, расположенное на первом фланце с возможностью намотки части оптического волокна, вытянутого через щель, а на внешних поверхностях первого и второго круглых фланцев расположены ребра жесткости, при этом верхняя поверхность щели для вытягивания оптического волокна расположена от внешнего диаметра барабана на расстоянии, которое равно или больше, чем двойная толщина прокладки. Эта катушка принята за прототип.
Она имеет следующие недостатки:
- при заправке конца оптического волокна сквозь указанную щель волокно касается острых прямоугольных граней щели и при осуществлении намотки в автоматическом режиме может произойти обрыв оптического волокна, что приведет к браку всего объема волокна на катушке;
- неопределенность конструкции дополнительного средства для дополнительной обмотки оптического волокна при ручной вытяжке конца волокна из щели первого фланца и при образовании витка волокна внутри дополнительного средства также может произойти обрыв волокна;
- реальные катушки, изготовленные по патенту-прототипу имеют разрезной барабан, одна часть которого совмещена с первым фланцем, а вторая часть барабана со вторым фланцем, что при любой технологии изготовления по линии разреза остается шов, влияющий на равномерность намотки оптического волокна, что в свою очередь приводит к отрицательным последствиям. Прокладка только частично решает проблему неравномерности намотки.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, направлена на исключение обрыва оптического волокна в процессе его заправки и намотки, обеспечение равномерности намотки и упрощение технологии изготовления катушки.
Решение поставленной задачи заключается в том, что катушка для хранения оптического волокна содержит барабан для наматывания оптического волокна, прокладку, расположенную на внешней поверхности барабана, два круглых фланца, расположенных на концах барабана, щель для вытягивания конечной части намотанного оптического волокна, выполненную на первом фланце, и дополнительное средство для дополнительной обмотки, расположенное на первом фланце с возможностью намотки части оптического волокна, вытянутого через щель, при этом на внешних поверхностях первого и второго круглых фланцев расположены ребра жесткости, а указанная щель выполнена в форме усеченной четырехгранной пирамиды, вершиной направленной в сторону барабана, при этом две противоположные грани пирамиды имеют в сечении кругообразную форму, одна из которых полностью совпадает с внешней поверхностью прокладки, а две другие противоположные грани пирамиды выполнены в виде прямоугольников, а дополнительное средство для дополнительной обмотки оптического волокна выполнено в виде полого цилиндра с двумя ступенями в осевом сечении, причем меньшая ступень выполнена с зубцами, которые входят в пазы между ребрами жесткости первого фланца, а сами ребра жесткости первого фланца размещены в пазах между зубцами дополнительного средства, при этом толщина меньшей ступени полого цилиндра дополнительного средства соответствует толщине прокладки. Катушка в составе барабана, двух круглых фланцев со щелью в одном из них выполнены как единое целое в виде литой конструкции, а в качестве материала катушки использован полимерный материал, при этом боковые поверхности щели на входах/выходах из первого фланца имеют закругления, направленные выпуклостью во внутрь щели, причем угол между прямоугольными боковыми гранями пирамидальной щели равен 156°, а высота зуба и глубина впадины дополнительного средства для дополнительной обмотки оптического волокна равны высоте ребра жесткости первого фланца.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен вид катушки сбоку, на фиг. 2 - вид Б на отверстие фиг. 1; на фиг. 3 - сечении Α-A фиг. 1 для катушки в сборе с барабаном и фланцами, выполненными в единой литой конструкции, на фиг. 4 - сечение В-В фиг. 1, на фиг. 5 - вид на щель в сечении А-А фиг. 2, на фиг. 6 - сечение А′-А′ катушки в сборе с барабаном и фланцами, выполненными в раздельном варианте, на фиг. 7 - вид сбоку дополнительного средства, на фиг. 8 - сечение С-С на фиг. 7. На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - первый фланец с частью барабана; 2 - второй фланец со второй частью барабана; 3 - прокладка; 4 - оптическое волокно; 5 - щель; 6 - дополнительное средство в виде полого цилиндра с двумя ступенями в осевом сечении; 6-1 - первая ступень дополнительного средства; 6-2 - вторая меньшая ступень дополнительного средства, выполненная заодно с первой ступенью; 6-3 - зубцы на меньшей ступени дополнительного средства; 6-4 - пазы между зубцами на меньшей ступени дополнительного средства; 7 - ребра жесткости на первом фланце; t - толщина прокладки, равная толщине меньшей ступени дополнительного средства; t1 - толщина фланцев; a, b - размеры сторон оснований щели в сечении В-В; α - угол наклона прямоугольных граней пирамидальной щели; Dk, D1, D2 - соответственно внешний диаметр фланцев, внешний и внутренний диаметры меньшей ступени дополнительного средства, при этом (D1-D2)/2=t; h - высота зубца, глубина впадины меньшей ступени дополнительного средства; L - общая длина катушки; R - радиус закругления на входе щели.
Катушка может быть изготовленной как разборной (фиг. 6), так и литой в едином корпусе (фиг. 3). Во втором случае изготавливается специальная форма и известными способами литья происходит изготовление катушки. В этом случае катушка содержит только три элемента: собственно корпус, прокладку и дополнительное легкое средство, вставляемое своими зубцами между ребрами жесткости первого фланца, предварительно смазанные клеем.
Предварительная заправка конца оптического волокна происходит следующим образом. Конец оптического волокна протягивают через щель 5 со стороны барабана, делают виток на дополнительном средстве 6 и закрепляют этикеткой (например приклеивают). После намотки оптического волокна второй его конец закрепляют на одном из фланцев и приклеивают второй этикеткой.
Выполнение щели в форме усеченной четырехгранной пирамиды, вершиной направленной в сторону барабана, при этом две противоположные грани пирамиды имеют в сечении кругообразную форму, одна из которых полностью совпадает с внешней поверхностью прокладки, закрепленной на барабане, а две другие противоположные грани пирамиды выполнены в виде прямоугольников, позволяет значительно уменьшить изломы тонкого оптического волокна при заправке его в катушку. Усилению этого качества служит выполнение части дополнительного средства для дополнительной обмотки оптического волокна толщиной, равной толщине прокладки и расположенной таким образом, что их внешние поверхности находятся на одном уровне относительно осевой линии катушки. Оба конструктивных решения в совокупности решают задачу исключения обрыва оптического волокна.
Выполнение основных элементов (барабана и фланцев) в виде единой литой конструкции позволяет упростить технологический процесс изготовления, сократить время и затраты на изготовление и обеспечить равномерность намотки витков волокна между фланцами катушки.
В ООО «ОРПЛАСТ» разработаны конструкции катушек с раздельными фланцами и в единой литой конструкции, в частности для хранения оптоволоконного волокна длиной в 30 км с размерами Dk=235 мм, L=120 мм, t=3 мм, t1=8 мм, a=96 мм, b=24 мм и α=156°. В качестве материала катушки использован полимерный материал (полистирол марки УПС825). Катушки проходят эксплуатационные испытания.