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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen unverklebten bzw. unbeschichteten (non-adhesive) Zugentlastungsverbinder für Lichtwellenleiter. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Lichtwellenleiter, der in einem Metallschlauch angeordnet ist, wobei der Leiter und der Schlauch gleichzeitig gepresst werden, um einen langen, flachen Crimpverbinder zu formen mit einer Breite, die wesentlich größer ist als dessen Höhe. Die Kombination von Länge und Breite resultiert in einer hohen Reibungsoberfläche zwischen dem Schlauch und dem Lichtwellenleiter, was eine starke und zuverlässige Verbindung zur Verfügung stellt.
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Hintergrund der Erfindung
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Zugentlastungsverbinder für Lichtwellenleiter sind gebräuchlich in der Industrie für Verbinder bzw. Anschlüsse oder Stecker. Konventionelle Zugentlastungsverbinder haben einen Schlauch, der eine lichtdurchlässige, optische Faser oder eine Vielzahl von lichtdurchlässigen, optischen Fasern umgibt. Die optischen Fasern sind im allgemeinen von einer Ummantelung oder einem Überzugsmaterial, das aus Plastik gebildet ist, umgeben, überzogen und geschützt. Der Schlauch und der Lichtwellenleiter werden dann unter Verwendung eines Crimpwerkzeuges in eine hexagonale oder runde Form gecrimpt.
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Im Stand der Technik sind bereits diverse Zugentlastungen bekannt. Hierzu ist in den Druckschriften
US 4968109 A sowie
US 3655275 A jeweils eine Ausführung gezeigt, bei der mittels einer Crimpung ein Lichtwellenleiter, so gepresst wird, dass ein formgepresster Crimpbereich ausgebildet wird. Die Druckschrift
US 4005522 A zeigt ein Verfahren, um zwei optische Leiter miteinander zu verbinden. Die
US 4088390 A beschäftigt sich mit einem hermaphroditischen Verbinder zum Koppeln eines Paares von optischen Fasern. Die
US 4176909 A lehrt ein Verfahren bei dem ein Verbinder um ein Bündel von Lichtwellenleiter befestigt wird. Darüber hinaus beschäftigt sich die
DE 19732051 C1 mit einem Verfahren zum herstellen einer metallischen Endhülse für ein flexibles Lichtleitkabel.
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Konventionelle Crimpverfahren erlauben allerdings kein angemessenes seitliches Fließen des Umhüllungsmaterials, mit anderen Worten, fließt das Umhüllungsmaterial im wesentliches nicht in einer zur Längsachse des Crimpschlauches rechtwinkligen Richtung. Das Fehlen eines seitlichen Fließens zwingt das Umhüllungsmaterial, entlang der Längsachse des Crimpschlauches zu fließen, was zu einem Fließen in Längsrichtung führt. Ein Fließen in Längsrichtung übt Druck bzw. Spannung auf die optische Faser aus, was möglicherweise zu Schäden oder Ausfällen bei der optischen Faser führt oder deren optische Eigenschaften verändrt.
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Weiterhin haben konventionelle Crimpverfahren eine Crimplänge, die in bezug zum Durchmesser des Umhüllungsmaterials kurz ist. Im allgemeinen ist die Länge des Crimps kleiner als das 4-fache des Überzugmaterialdurchmessers. Die kurze Länge führt zu einem kleinen Bereich von Reibungskontakt zwischen der inneren Oberfläche des Crimpschlauches und der äußeren Oberfläche des Überzugmaterials und macht ein Fehlverhalten des Verbinders unter Druck- bzw. Zug- oder thermischen Belastungen wahrscheinlicher.
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Somit besteht ein beständiger Bedarf für Zugentlastungs-Lichtwellenleiter-verbinder.
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Zusammenfassung
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zugentlastungsverbinder für einen Lichtwellenleiter zur Verfügung zu stellen, der eine relativ große Reibungsfläche zwischen der inneren Oberfläche des Crimpschlauches und der Ummantelungsschicht des Lichtwellenleiters für einen festen und zuverlässigen Crimpverbinder hat.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Zugentlastungsverbinder für einen Lichtwellenleiter zur Verfügung zu stellen, der eine gecrimpte Anordnung hat, die ein beträchtliches seitliches Fließen der Ummantelungsschicht erlaubt, im wesentlichen ohne einen Druck oder Zug auf die optische Faser in Längsrichtung auszuüben.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, einen Zugentlastungsverbinder für ein Glasfaserkabel zu Verfügung zu stellen, der einen Crimpschlauch hat, mit einer Länge, die lang ist in Bezug zum Durchmesser der Ummantelungsschicht, was einen großen Bereich von Reibungseingriff zwischen der Ummantelungsschicht und dem Crimpschlauch und der Ummantelungsschicht und der optischen Faser zur Verfügung stellt.
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Die vorhergehenden Aufgaben bzw. Ziele werden im wesentlichen erreicht durch Zurverfügungstellen eines Zugentlastungsverbinders, umfassend ein Sicherungselement, einen Lichtwellenleiter mit einer optischen Faser mit einer äußeren Fläche, die von einer Ummantelung umschlossen wird, mit einer inneren Fläche und einem ersten, äußeren Durchmesser, und einem Schlauch, nämlich einem Metallschlauch, der den Lichtwellenleiter umgibt und an das Sicherungselement gekoppelt ist. Der Metallschlauch hat einen ersten, inneren Durchmesser. Der erste, innere Durchmesser ist im wesentlichen beträchtlich größer als der erste äußere Durchmesser. Ein formgepresster bzw. durch eine Pressvorrichtung gepresster Crimpbereich bzw. -abschnitt des Metallschlauches und ein gepresster Bereich des Lichtwellenleiters haben Breiten, die im wesentlichen deutlich größer sind als deren Höhen. Die innere Oberfläche der Ummantelung steht in Reibungseingriff mit der äußeren Oberfläche der darin angeordneten optischen Faser.
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Weitere Aufgaben, Vorteile und wesentliche Merkmale der Erfindung werden weiter ersichtlich durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung, die zusammen mit den Zeichnungen zu lesen ist und die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen, die Teil dieser Offenbarung sind, gilt:
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1 ist eine seitliche Vorderansicht im Schnitt eines Zugentlastungsverbinders gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine vergrößerte Seitenansicht des Lichtwellenleiters, der sich durch den in 1 gezeigten Crimpschlauch erstreckt, wobei ein Bereich des Lichtwellenleiters und des Crimpschlauchs gepresst ist;
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3 ist eine Vorderendansicht im Schnitt des Leiters und Schlauchs entlang der Linie 3-3 von 2;
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4 ist eine seitliche Vorderansicht eines Presswerkzeuges und des Lichtwellenleiters, der sich durch den in 2 gezeigten Crimpschlauch erstreckt, vor dem Pressvorgang durch die Pressvorrichtung;
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5 ist eine geschnittene Vorderendansicht des Leiters, Schlauchs und der Pressvorrichtung, entlang der Linie 5-5 von 4;
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6 ist eine vergrößerte, geschnittene Vorderendansicht des Lichtwellenleiters, der in dem Crimpschlauch von 5 angeordnet ist;
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7a–d sind geschnittene Seitenvorderansichten eines Zugentlastungsverbinders mit einer Faserzuleitungsdüse, die in den Crimpschlauch eingesetzt ist, jedoch nicht die Erfindung betreffen;
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8 ist eine seitliche, geschnittene Vorderansicht eines Zugentlastungsverbinders mit einem Ausrichtringelement, das in den Körper des Verbinders eingebaut ist, jedoch nicht die Erfindung betreffen;
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9 ist eine seitliche, geschnittene Vorderansicht eines Zugentlastungsverbinders mit einem Ausrichtringelement innerhalb des Crimpschlauches, um einzelne Lichtwellenleiter auszurichten, jedoch nicht die Erfindung betreffen;
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10 ist eine geschnittene Vorderendansicht eines Zugentlastungsverbinders mit einem V-Nutelement, um separate Lichtwellenleiter auszurichten, jedoch nicht die Erfindung betreffen;
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11 ist eine geschnittene Vorderendansicht eines Zugentlastungsverbinders gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Vielzahl von Lichtwellenleitern, die sich vor dem Pressvorgang durch den Crimpschlauch erstrecken;
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12 ist eine geschnittene Vorderendansicht eines Zugentlastungsverbinders von 11, nachdem dieser durch die Pressvorrichtung gepresst worden ist;
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13 ist eine geschnittene Vorderendansicht eines Zugentlastungsverbinders gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Vielzahl von Lichtwellenleitern, die sich separat oder verbunden durch die Crimpschläuche erstrecken;
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14 ist eine geschnittene Vorderendansicht eines Zugentlastungsverbinders gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Lichtwellenleiter mit einem Mantelmaterial und einer Überzugsschicht, die sich durch einen Crimpschlauch erstrecken, bevor er gepresst wird,
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15 ist eine geschnittene, vordere Endansicht des Zugentlastungsverbinders von 14, nachdem er mit einer Pressvorrichtung gepresst wurde;
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16 ist eine geschnittene, vordere Endansicht des Zugentlastungsverbinders von 14, wobei weniger Kraft angewendet wurde, um den Crimpschlauch zu pressen, im Vergleich zu dem Verbinder von 15;
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17 ist eine geschnittene Vorderendansicht des Zugentlastungsverbinders von 14, aber mit einer Vielzahl von Lichtwellenleitern, die sich durch den Crimpschlauch erstrecken.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Bezugnehmend auf die 1 bis 3 hat ein Zugentlastungsverbinder 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein(en) Sicherungselement oder -mechanismus 12, der einen deformierbaren bzw. verformbaren Verbinderkörper 14 umgibt. Feder 16 ist zwischen dem Sicherungselement 12 und dem Verbinderkörper 14 eingesetzt. Der Verbinderkörper 14 umgibt einen Abschnitt eines Ausrichtringelementes 18 und ist an einen Crimpring 20 gekoppelt. Ein verformbares Crimprohr oder Schlauch 22 ist in dem Verbinderkörper angeordnet und das deformierbare Crimprohr 22 ist an einen Lichtwellenleiter 24 gekoppelt mit einer Ummantelung 26, die eine optische Faser 28 umgibt.
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Das Sicherungselement 12 ist bevorzugterweise eine rohrförmige oder runde Metallmutter mit einem Gewinde oder eine bajonettartig ausgebildete Mutter, die im passenden Stand der Technik bekannt ist, wie beispielsweise ein FC- oder ST-artiger Verbinder oder jeder andere geeignete Verbinder. Das Sicherungselement muss nicht notwendigerweise rohrförmig, rund oder aus Metall sein und kann jeder Typ von Sicherungselement sein, der an den deformierbaren Verbinderkörper 14 angeschlossen werden kann, der zur Aufnahme des deformierbaren Crimprohres 22 bestimmt ist.
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Bevorzugterweise hat das Sicherungselement 12 eine zylindrische innere und äußere Fläche bzw. Oberfläche 30 und 32, wobei die innere Oberfläche 30 einen durchgehenden Durchgang 34 definiert. Darüber hinaus hat das Sicherungselement angrenzend an die innere Fläche 30 eine zylindrische Schulter oder einen Anschlag 36, der ein Loch 38 definiert. Die zylindrische Schulter 36 erstreckt sich um den gesamten Umfang der inneren Fläche 30 und definiert einen verringerten Durchmesser für einen Abschnitt des durchgehenden Durchgangs 34.
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Der deformierbare Verbinderkörper 14 ist bevorzugterweise ein Metallrohrkörper mit einem ersten bzw. einem zweiten Ende 40 und 42. Wie in 1 ersichtlich, grenzt an erstes offenes Ende 40 eine zylindrische äußere Fläche 44 an. Die äußere Fläche erstreckt sich im wesentlichen entlang der Länge des Verbinderkörpers 14. Zylindrische, entfernbare Unterlegscheibe oder Anschlag 46 erstreckt sich im wesentlichen rechtwinklig zu und weg von der Oberfläche 44. Anschlag 46 erstreckt sich im wesentlichen um den Umfang der äußeren Fläche 44 und passt in die Nut 47. Äußere Fläche 44 endet an einer sich nach außen erstreckenden, rückwärtigen, axial ausgerichteten Fläche 48 von Vorsprung 50. Der Vorsprung 50 endet an dem zweiten, offenen Ende 42 unter Bildung eines vergrößerten radialen Abschnitts des Verbinderkörpers 14.
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Zylindrische innere Fläche 52 des Verbinderkörpers 14 definiert einen durchgängigen Durchgang 54 und grenzt an eine kegelstumpfartige Fläche 56 an. Kegelstumpfartige Fläche 56 verjüngt sich in Richtung einer zylindrischen Fläche 58, die an eine vorwärts gerichtete axiale Fläche 60 angrenzt. Flächen 56, 58 und 60 bilden eine zylindrische Schulter oder einen Anschlag 62, die/der einen verkleinerten Radius für einen Abschnitt des durchgehenden Durchgangs 54 bilden. An die Fläche 60 grenzt die zylindrische Fläche 54 an, die im wesentlichen denselben Durchmesser wie die innere Fläche 52 hat und an dem zweiten Ende 42 endet.
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Feder 60 ist bevorzugterweise eine Schraubenfeder aus Plastik oder Metall mit ersten bzw. zweiten Enden 13 bzw. 15. Feder 16 muss nicht notwendigerweise eine Schraubenfeder sein und kann jede passende Form haben oder aus Material bestehen, so dass es möglich ist, entweder den Körper 14 oder das Sicherungselement 12 relativ zueinander zu spannen.
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Wie in 1 gezeigt, ist das Ausrichtringelement 18 bevorzugterweise ein keramisches, zylindrisches Rohr mit einer äußeren Fläche 66 und einem durchgehenden Durchgang 68. Ausrichtringelement 18 muss nicht notwendigerweise keramisch sein und kann auch jedes andere passende Material oder eine andere passende Form haben, so dass es möglich ist, den Verbinderkörper 14 und das Sicherungselement 12 miteinander zu verbinden. Bevorzugterweise hat das Ringelement 18 ein erstes, offenes Ende 70 und ein zweites, offenes Ende 72. Innere kegelstumpfartige Fläche 74 erstreckt sich von dem ersten Ende 70 und verjüngt sich nach innen in Richtung auf das Zentrum des Ringelementes 18. Zylindrische Fläche 76 grenzt an Fläche 74 an und erstreckt sich bis an das zweite Ende 72.
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Crimpring 20 ist bevorzugterweise ein zylindrisches Rohr aus Metall mit einem durchgehenden Durchgang 78 und ersten und zweiten Enden 80 bzw. 82. Ring 20 muss jedoch nicht notwendigerweise aus Metall sein und kann aus jedem anderen Material bestehen bzw. eine andere Form haben, so dass es möglich ist, an den Verbinderkörper angekoppelt zu werden. Zylindrische, äußere Fläche 84 erstreckt sich von dem ersten offenen Ende 80 zu einem Ende der sich nach außen erstreckenden, rückwärtigen axial ausgerichteten Fläche 85 und zylindrische Fläche 86 erstreckt sich von dem anderen Ende der Fläche 85 zu dem zweiten, offenen Ende 82. Zylindrische, innere Fläche 88 erstreckt sich von dem ersten Ende 80 zu der kegelstumpfartigen Fläche 90, die sich von der Fläche 88 radial nach außen erstreckt zur zylindrischen Fläche 92, wobei die Fläche 92 an dem zweiten Ende 82 endet. Ring 20 vereinfacht die Verbindung des Verbinderkörpers 14 mit dem Schlauch 22.
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Wie aus 4 bis 6 ersichtlich, ist der Crimpschlauch 22 bevorzugterweise ein relativ langer, verformbarer Metallschlauch. Die Länge des Schlauches 22 beträgt bevorzugterweise mindestens das 5-fache des Durchmessers des Lichtwellenleiters 24, der sich durch ihn erstreckt und beträgt nach bevorzugterweise das 7-fach des Durchmessers des Leiters 24. Crimpschlauch 22 hat zylindrische innere und äußere Flächen 94 und 96 und anfängliche innere und äußere Durchmesser 98 und 100. Die äußere Fläche 96 ist bevorzugterweise eine glatte, im wesentlichen gleichförmige Fläche, die sich von dem ersten offenen Ende 102 zu dem zweiten offenen Ende 104 erstreckt. Innere Fläche 94 kann entweder glatt oder angerauht sein, um den darauf befindlichen statischen Reibungskoeffizienten zu erhöhen, Wie in 1 und 2 ersichtlich, erstreckt sich ein Lichtwellenleiter 24 durch den Schlauch 22.
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Wie in 6 ersichtlich, umfasst der Lichtwellenleiter bevorzugterweise eine optische Glasfaser 28 mit einem äußeren Durchmesser 106 von 125 micrometer (125 μm bzw. 0,125 mm), die von einer Ummantelung 26 umgeben ist. Die optische Faser jedoch kann jeden passenden Durchmesser haben und jedes passende Material zur Ausbreitung von Licht, wie beispielsweise Plastik oder ähnliches Die Ummantelung 26 ist bevorzugterweise ein Polymerrohr, geformt aus thermoplastischem Elastomermaterial, wie beispielsweise HYTREL 6356.
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HYTREL bildet eine Familie von Copolyesterelastomeren. Typische Reaktionspartner, aus denen die Elastomere abgeleitet werden, sind Terephthalsäure, Polytetramethylenglykol und 1,4-Butandiol. Dieser Typ von Elastomeren ist hoch elastisch mit einem guten Widerstand gegen Biegeermüdungen bei niedrigen und hohen Temperaturen und ist resistent gegenüber Ölen und Chemikalien. Die Ummantelung kann jedoch auch aus einem anderen, geeigneten Material sein, das gepresst werden kann, während es gleichzeitig die optische Faser, die es umgibt, schützt. Die Ummantelung 26 hat einen anfänglichen äußeren Durchmesser 108 von 900 μm, der im wesentlichen deutlich kleiner ist als der innere Durchmesser 98 des Schlauches 22 Ummantelung 26 umgibt die optische Faser 28 und der anfängliche, innere Durchmesser 110 der Ummantelung 26 ist im wesentlichen deutlich größer als der äußere Durchmesser der optischen Faser 28.
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Wie aus 2 und 3 ersichtlich, werden Schlauch 22 und Leitung 24 entlang eines Abschnittes gepresst. Die deformierte Breite des Crimpschlauches ist im wesentlichen größer als der original ungecrimpte Außendurchmesser. Die deformierte Höhe des Crimpschlauches ist im wesentlichen kleiner als der original ungecrimpte Außendurchmesser. Wie besonders aus 3 hervorgeht, führt der innere Abschnitt der vorliegenden Erfindung zu einer im wesentlichen vertikalen Verdichtung bzw. Kompression der Ummantelung 26 des Lichtwellenleiters bzw. der optischen Faserleitung 24, wobei die Ummantelung im wesentlichen das gesamte, innere Volumen des komprimierten bzw. gepressten Crimpabschnittes des Schlauches ausfüllt. Diese vertikale Pressung führt zu einzigartigen und eindeutigen Querschnittgeometrien des Crimpschlauches 22 und der Ummantelung 26, wobei die Breite in der horizontalen Ebene im wesentlichen beträchtlich größer ist als die Höhe in der vertikalen Ebene.
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Darüber hinaus wird das Volumen des deformierten Abschnittes der Ummantelung 26 durch den Pressvorgang tatsächlich von seinem originalen Volumen verringert. Die lange Länge des deformierten Abschnittes des Schlauches 22 ist so ausgelegt, dass der Fluss des Ummantelungsmaterials aufgrund der Reibung mit der inneren Fläche des Crimpschlauches in die axiale Richtung erzwungen wird. Im wesentlichen verläuft all die Ummantelung in einer Richtung, die im wesentlichen rechtwinklig zu der axialen Richtung oder einer Längsachse der optischen Faser und der Länge des Schlauches ist, was dazu führt, dass Zugbelastung in der optischen Faser bzw. auf die optische Faser in einer Längsrichtung begrenzt werden. Dieses Erzwingen eines axialen Flusses, zusammen mit einer Verringerung des Mantelvolumens führt zu einer verstärkten lokalen Kompression des Ummantelungsmaterials, das die Glasfaser umgibt, wie in 3 dargestellt. Das seitliche Fließen der Ummantelung 26 begrenzt auch den Effekt einer axialen Verlängerung der Ummantelung durch Einführung einer exzessiven Zugbeanspruchung in der optischen Faser 28 in Längsrichtung. Die Kombination von reduziertem Volumen und erzwungener Fließrichtung der Ummantelung 26 führt zu einer erhöhten lokalen Dichte der Ummantelung 26. Die Erhöhung der lokalen Dichte führt zu einer Erhöhung des lokalen Elastizitätskoeffizienten des Materials, der in Kontakt mit der optischen Faser 28 steht, was dazu beiträgt, dass vermehrt Druck auf die Fläche der optischen Faser angewendet wird. Diese Erhöhung des angewendeten Druckes über eine relativ lange Länge eines Bereichs der optischen Faser erhöht die Reibungskraft, die erforderlich ist, um die optische Faser in Längsrichtung relativ zu dem deformierten Crimpschlauch zu bewegen. Die erhöhte Reibungskraft und daraus folgender Widerstand bezüglich axialer Bewegung der optischen Faser tragen zu einer verbesserten Leistung der Leitung hinsichtlich Zug- und/oder Druckbelastungen bei.
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Darüber hinaus kann der Crimp einen seitlichen Zentralabschnitt (nicht dargestellt) bilden, der sich nach oben und unten von dem Schlauch 22 und der Ummantelung 26 erstreckt und vertikal mit der optischen Faser ausgerichtet ist, der nicht auf gleiche Weise bzw. im gleichen Ausmaß gepresst ist wie die verbleibenden Abschnitte desselben. Die zentralen Bereiche tragen dazu bei, die Zentralität der optischen Faser 28 innerhalb des Crimpschlauches 22 während des Pressvorganges beizubehalten und stellen einen leicht dickeren Bereich der Ummantelung 26 entlang beider Seiten der optischen Faser in der vertikalen Ebene zur Verfügung. Diese dickeren, lokalen Ummantelungsbereiche hindern die innere Fläche 26 des Crimpschlauches 22 daran, die Glasfaser zu kontaktieren. Die Anordnung erhöht das Sicherheitselement der Crimptechnik bzw. des hier beschriebenen Crimpverfahrens. Es sollte angemerkt sein, dass jeglicher Kontakt mit Metall mit der optischen Faser unerwünscht ist und zu Bruch oder Fehlern der optischen Faser führen kann.
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Um Schlauch 22 an die Leitung 24 zu crimpen, erstreckt sich die Leitung 24 durch den Schlauch 22 oder wird in diesen eingesetzt. Wie aus 4 ersichtlich, werden Schlauch 22 und Leitung 24 in eine lange, flache Crimppressvorrichtung 114 bzw. Crimpformvorrichtung 114 eingesetzt, die obere und untere Backen 116 bzw. 118 aufweist. Wie in 5 gezeigt, haben die Backen 116 und 118 eine Breite, die wesentlich größer ist als die Höhe derselben, was ein unbehindertes seitliches Fließen des Schlauches 22 und der Ummantelung 26 erlaubt. Durch Anwendung des geeigneten Betrages von Druck oder durch Auslegung der Pressvorrichtung bzw. der Ziehvorrichtung 114, so dass sie vollständig geschlossen ist, bei passender Crimphöhe kann die Anordnung der Pressvorrichtung mit gepresstem Crimpabschnitt des Schlauches und dem gepressten Abschnitt des Lichtwellenleiters, wie in 3 dargestellt, erhalten werden.
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Vorrichtung
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Ein Abschnitt der Ummantelung 26 wird von dem Lichtwellenleiter 24 abgestreift, so dass ein exponierter Abschnitt 29 der optischen Faser 28, wie in 2 und 4 gezeigt, übrig bleibt. Wie oben beschrieben, wird der Leiter 24 in den Schlauch 22 eingelegt und gecrimpt. Schlauch 22 und Leiter 24 werden dann in den Verbinderkörper 14 eingesetzt, wie in 1 dargestellt. Sicherungselemente 12, Verbinderkörper 14 und Feder 16 sind vormontierte, konventionelle Bauteile, die einem Fachmann bekannt sind. Die optische Faser 28 tritt in das Ringelement 18 ein und erstreckt sich durch den Schlauch 22 und stößt am Anschlag 62 an. Die exponierten Bereiche 29 der optischen Faser 28 erstrecken sich nach außen von dem Ausrichtungsringelement 18 nach dem Crimpen, um ein Trennen und ein mit der Stirnseite bündiges Glätten zu ermöglichen. Erstes Ende 40 des Verbinderkörpers 14 wird dann in das zweite, offene Ende 82 des Rings 20 eingesetzt und daran über ein herkömmliches Sechskantcrimp daran gekoppelt wird, das an der Fläche 86 angewendet wird. Der Sechskantcrimp koppelt weiterhin den Verbinderkörper 14 an den Schlauch 22 und schützt weiterhin den Schlauch 22 und den Lichtwellenleiter 24. Es ist jedoch auch möglich, ein Teil oder eine Vielzahl der oben genannten Teile wegzulassen. Es ist beispielsweise möglich, das Sicherungselement 12 direkt an den Schlauch 22 unter Verwendung eines Crimpverfahrens oder unter jedem anderen geeigneten Verfahren zu koppeln, das Ringelement 18 direkt an den Schlauch 22 zu koppeln und/oder das Ringelement 20 wegzulassen. Weiterhin ist es möglich, den Lichtwellenleiter 26 direkt in den Verbinderkörper 14 einzuführen und den Verbinderkörper zu crimpen, wie unten beschrieben.
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Fig. 7a–d (die jedoch nicht die Erfindung betreffen)
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Wie in 7a–d gezeigt, ist der Metallschlauch 122 im wesentlichen ähnlich zu Schlauch 22, wobei Schlauch 122 jedoch eine Faserzuleitungsdüse 120 haben kann und ein Elastomerrohr oder eine Ummantelung 121, die darin eingesetzt ist. Schlauch 122 hat auch zylindrische Abmessungen 126 und 128, die sich im wesentlichen senkrecht und nach außen von der Fläche 130 erstrecken. Vorsprünge 126 und 128 vereinfachen das Einsetzen und die Aufnahme in den Verbinderkörper 14. Darüber hinaus hat der Schlauch 122 eine Fläche 132, die einen großen durchgehenden Durchgang 134 definiert. Fläche 132 erstreckt sich zu der kegelstumpfartigen Fläche 136, die sich nach innen verjüngt und an die zylindrische Fläche 138 angrenzt, die einen kleinen, durchgehenden Durchgang 139 definiert.
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Die Düse 120 hat zylindrische innere und äußere Flächen 154 bzw. 156, wobei die innere Fläche 154 durch einen durchgehenden Durchgang 139 definiert ist. Äußere Fläche 156 beginnt an einem ersten, offenen Ende 160 und erstreckt sich an die kegelstumpfartige Fläche 158, die an einem weiten, offenen Ende 162 endet. Innere Fläche 154 erstreckt sich von dem ersten Ende 160 der kegelstumpfartigen Fläche 164, die an die konische Fläche 166 angrenzt und einen durchgehenden Durchgang 168 definiert.
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Das Elastomerrohr 121 ist ähnlich der Ummantelung 26 und umgibt einen Bereich einer optischen Faser oder einer Glasfaser 140 und hat eine innere und äußere Fläche 146 und 148, wobei die innere Fläche 146 einen durchgehenden Durchgang 150 definiert. Die Ummantelung 121 ist jedoch ein separater Schutzbereich und der Lichtwellenleiter 142 hat einen weiteren Mantel oder Überzugsabschnitt 144, der den Hauptteil der ungecrimpten oder exponierten Abschnitte der Leitung 142 schützt, wobei ein Abschnitt davon abgestreift ist, um es zu ermöglichen, dass die optische Faser 140 sich durch den durchgehenden Durchgang 150 erstreckt.
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Das Elastomerrohr 121 und die Zuleitungsdüse 120 sind innerhalb des Crimprohres durch Kleber befestigt, durch einen Presssitz oder durch Vernietung bzw. Verkerbung oder durch leichte Deformation des Crimprohres, um einen passenden Presssitz zu ermöglichen. Der Überzugabschnitt 144 des Lichtwellenleiters 142 ist innerhalb des durchgehenden Durchganges 139 der Zuleitungsdüse 120 aufgenommen, wobei die kegelstumpfartige Fläche 158 stößt an die kegelstumpfartige Fläche 136 des Schlauches 122 an, wenn es in diesen eingesetzt wird. Die exponierte optische Faser 140 ist innerhalb des durchgehenden Durchganges 168 der Zuleitungsdüse 120 und über das Elastomerrohr 121 aufgenommen. Der durchgehende Durchgang 168 der Zuleitungsdüse 120 ist bevorzugterweise größer als die optische Faser und geringfügig kleiner als der innere Durchmesser des Elastomerrohres 121. Die optische Faser erstreckt sich ausgehend von dem Elastomerrohr 121 auch nach außen hin, was von dem Ausrichtringelement eines typischen Verbinders oder einer Verbindungsstelle, ähnlich wie in 1 dargestellt, aufgenommen wird. Bevorzugterweise wird der lange, flache Crimp, wie oben beschrieben über dem Crimprohrabschnitt angewendet, über den alleine das Elastomerrohr 121 aufgenommen wird. Die Zuleitungsdüse 120, die innerhalb des Crimpschlauches 122 angeordnet ist, kann jedoch ebenfalls gecrimpt werden.
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Fig. 8 (die nicht die Erfindung betrifft)
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Wie in 8 dargestellt, hat ein metallischer Verbinderkörper 214 ein Kunststoff- oder Metallausrichtungsringelement 218, das – wie oben beschrieben – darin eingesetzt ist. Ringelement 218 ist im wesentlichen ähnlich zu Ringelement 18 und die Beschreibung des Ringelements 18 kann auch auf das Ringelement 218 gelesen werden. In der vorliegenden Abbildung hat der Körper 214 eine innere, zylindrische Fläche 224, die an ein erstes, offenes Ende 226 angrenzt, das einen durchgehenden Durchgang 228 durch dasselbe definiert. Fläche 224 grenzt an eine axial ausgerichtete, sich nach auswärts erstreckende Fläche 230 an, die sich bis zu einer zylindrischen Fläche 232 erstreckt, die an einem zweiten, offenen Ende 234 endet. Die Fläche 232 definiert einen durch gehenden Durchgang 200, der größer ist als der Durchmesser durch den durchgehenden Durchgang 228.
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Ringelement 218 kann durch das zweite Ende 234 eingesetzt werden, und ein Ende des Ringelementes 218 stößt an Fläche 230 an. In dieser Anordnung wird das Crimpen unter Verwendung einer langen, flachen Crimpvorrichtung ähnlich zu der Pressvorrichtung 214, die in 4 und 5 dargestellt ist, direkt auf den Verbinderkörper 214 ausgeführt. Vor dem Crimpen kann innerhalb des Verbinderkörpers ein Lichtwellenleiter 238 angeordnet sein, entweder mit einer Überzugschicht oder, wobei die optische Faser mit einem thermoplastischen Elastomerrohr 240 – wie oben beschrieben – umgeben ist. Die Elastomerrohranordnung 240 kann eine Zuführdüse wie oben beschrieben – aufweisen, um das Einsetzen der optischen Faser 242 in das Elastomerrohr 240 zu vereinfachen.
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Fig. 9 und Fig. 11 (die nicht die Erfindung betreffen)
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Wie in 9 ersichtlich, kann das oben beschriebene Crimpverfahren verwendet werden, um zwei axial ausgerichtete, separate Lichtwellenleiter miteinander zu verbinden. Ein metallischer Crimpschlauch 322 hat innere und äußere Flächen 324 und 326, wobei Fläche 324 einen gleichförmigen, durchgängigen Durchgang 328 definiert. Ein metallisches oder kunststoffartiges Faserausrichtringelement 330, das dem oben beschriebenen Ausrichtringelement ähnelt, das jedoch innere kegelstumpfartige Flächen 332 und 334 an jeweiligen offenen Enden 335 bzw. 338 hat, ist im wesentlichen äquidistant von ersten und zweiten Enden 337 und 339 des Schlauches 322 – wie in 9 dargestellt angeordnet. Kegelstumpfartige Flächen 332 und 334 vereinfachen das Einfahren der optischen Fasern oder exponierter optischer Fasern 340 und 342 auf jeweiligen entsprechenden Enden des Ausrichtringelementes 318. Optische Fasern 340 und 342 erstrecken sich ausgehend von den jeweiligen Lichtwellenleitern in einer oben beschriebenen Art und Weise. Die zwei optischen Fasern sind miteinander in physikalischem Kontakt verbunden oder stoßen jeweils aneinander am Punkt 343 innerhalb des Ringausrichtelementes an. Das Ringausrichtelement kann ein Gel mit passenden Brechungskoeffizienten aufweisen, um die dort durchgehende optische Übertragung zu verbessern.
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Innerhalb jeden Endes des deformierbaren Crimprohres 322 sind thermoplastische Elastomerrohre 344 und 346 angeordnet. Die Elastomerrohre sind im wesentlichen ähnlich zu den oben beschriebenen Elastomerrohren und umgeben die exponierten optischen Fasern 340 und 342, auf denen der lange flache Crimp angewendet wird – in ähnlicher Weise wie oben beschrieben –. Die Ummantelungen 352 und 354 der Lichtwellenleiter sind in dieser Form nicht notwendigerweise gekrümmt. Um das Einfügen bzw. Einsetzen der Fasern 340 und 342 durch die Elastomerrohre 344 und 346 zu vereinfachen, können Faserzuleitungsdüsen 348 und 350 durch Befestigung in den Enden des deformierbaren Crimprohres 322 – wie oben beschrieben – verwendet werden. Die Faserzuleitungsdüsen 348 und 350 ähneln im wesentlichen den oben beschriebenen Faserzuleitungsdüsen.
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Es ist auch möglich, die zwei optischen Fasern entlang der vertikalen Achse zu zentrieren, unter Verwendung einer V-Nut 353 in einem nicht-deformierbaren zylindrischen Element 356, wie in 10 dargestellt. Zylindrisches Element 356 ist innerhalb des Schlauches 322 ähnlich wie das Ringelement 330 – wie in 9 dargestellt – angeordnet und wirkt im wesentlichen ähnlich wie das Ringelement 330, wobei die optischen Fasern einander über eine Länge der Nut 353 kontaktieren. Es ist nur eine optische Faser 362 dargestellt, da offensichtlich verständlich ist, dass das Element 356, wie oben beschrieben, zwei oder mehr Lichtwellenleiter zusammenspleißen bzw. verbinden kann. Bevorzugterweise ist das zylindrische Element 356 aus Glas gebildet, obwohl es ebenfalls aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein kann und einen äußeren Durchmesser 358 aufweist, der wesentlich kleiner ist als der innere Durchmesser 360 des Elastomerrohres 354. Bezogen bzw. angewandt auf die vertikale Ebene deformieren die flachen Crimppressvorrichtungen das Crimprohr, während das Elastomer 354 über die benachbarten bzw. einander angrenzenden optischen Fasern gepresst wird und diese in die V-Nut 352 zwingt. Diese Kraft auf die Fasern in die Nut führt zu einer Reibungskraft, die einen Widerstand gegen eine axiale Bewegung oder ein Verrutschen bzw. Slippen der Fasern jeweils in Bezug aufeinander darstellt. Es ist verständlich, dass das deformierbare Crimprohr, Elastomer und das V-nutartige Element von runder oder nicht-runder Gestalt, oder von jeder anderen Gestalt bzw. Form sein können, so dass die Verwendung eines langen, flachen Crimps möglich ist. Die zwei exponierten Glasfasern sind zusammen in physikalischem Kontakt innerhalb der V-Nut verbanden, wo ein Gel mit einem passenden, optischen Reibungskoeffizienten aufgebracht sein kann, um die dort stattfindende optisch Übertragung zu verbessern.
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Ausführungsform gemäß Fig. 11–Fig. 13
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Wie in 11 gezeigt, hat der Schlauch 422 anfänglich eine ovale Form, während der Schlauch 422 in allen anderen Aspekten bezüglich des Materials und Länge im wesentlichen dem Schlauch 22 ähnelt. Durch den Schlauch 422 hindurch laufen Lichtwellenleiter 424 und 426, wobei die Lichtwellenleiter 424 und 426 im wesentlichen dem Leiter 24, der oben beschrieben wurde, ähneln. Es ist offensichtlich, dass die Anordnung auf eine, zwei oder mehr optische Fasern bezogen werden kann, die jeweils entweder in einfach gerundeten, ovalen oder mehrfach gerundeten Rohren 423 und 425, wie in 13 gezeigt, angeordnet sein kann bzw. können und entweder aneinander angrenzend oder voneinander beabstandet sind.
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12 zeigt den gekrümmten Zustand der Duplexfaseranordnung, wie in 11 dargestellt. Der innere Durchmesser des Elastomerrohres schrumpft bzw. wird auf eine Art und Weise zusammengedrückt, um die optische Faser 41 umgeben. Der Druck auf das Elastomer, das die optische Faser umgibt, ist so ausgelegt, dass die Stärke der Retention bzw. die Rückhaltekraft der Faser innerhalb des Crimps diejenige bei Zugentlastungsverbindern nach dem Stand der Technik übersteigt. Das Crimpverfahren und die Anordnung ähnelt im wesentlichen der oben beschriebenen.
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Ausführungsform gemäß Fig. 14–Fig. 17
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Crimpschlauch 522 ist im wesentlichen ähnlich zum Schlauch 22, der oben beschrieben wurde. Wie in 14 dargestellt, hat der Lichtwellenleiter 524 jedoch eine optische Faser 526 mit einem Durchmesser 528 von 125 μm (0,125 mm). Die optische Faser ist bevorzugterweise von einem Acrylatpolymermantel 530 umgeben, der einen Außendurchmesser 532 von 250 μm (0,250 mm) aufweist. Der Mantel kann jedoch auch aus jedem anderen Polymer sein. Der Polymermantel 530 ist von einem Überzugsmaterial oder von einer Überzugsschicht 534 umgeben, die einen Außendurchmesser 536 von 900 μm (0,900 mm) aufweist. Die Überzugsschicht ist bevorzugterweise aus Polyvinylchlorid (PVC) und kann jedoch auch aus jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ummantelung 26 ist der äußere Durchmesser 536 der Überzugsschicht 534 wesentlich kleiner als der innere Durchmesser 538 des Schlauches 522.
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Das Crimpverfahren ähnelt im wesentlichen dem oben beschriebenen Crimpverfahren und führt zu einer deformierten Breite, die deutlich größer ist als die deformierte Höhe. Wie in 15 dargestellt, führt der interne Abschnitt der vorliegenden Ausführungsform zu einer wesentlichen vertikalen Kompression der Überzugsschicht und Ummantelung des Lichtwellenleiters. Die vertikale Verdichtung bzw. Kompression, die durch das flache Crimpprofil der Pressvorrichtung entsteht, führt zu einzigartigen und eindeutigen Querschnittsgeometrien des Crimpschlauches 522, der Überzugsschicht 534 und des Ummantelungsmaterials 510. Die eindeutigen Formen der Ummantelungsmaterialanordnung sind so, dass das Ummantelungsmaterial in einem divergierenden Muster bzw. in einer divergierenden Form relativ zu der optischen Glasfaser verläuft bzw. sich ausdehnt, wobei das Ummantelungsmaterial im wesentlichen das gesamte innere Volumen des komprimierten bzw. gepressten Crimpbereichs des Schlauches ausfüllt. Die divergierenden Muster des Ummantelungsmaterials 530 sind so ausgelegt, dass die beiden kreisförmig segmentierten Lappen 540 und 542 von bilateraler Symmetrie an die optische Faser in horizontaler Ebene, wie in 15 dargestellt, angrenzen. Die Formation der divergierenden kreisförmig segmentierten Lappen 540 und 542 des Ummantelungsmaterials 530 erlauben es, dass die komprimierte Überzugsschicht 534 über zwei separate, gekrümmte Bereiche auf gegenüberliegenden Seiten der Glasfaser die optische Faser 526 kontaktiert. Diese Veränderung im Materialkontakt kann ausschließich durch die flache Crimptechnik erreicht werden. Der Betrag der Ausdehnung bzw. der Divergenz des Ummantelungsmaterials in horizontaler Richtung ist abhängig von der Steifigkeit der Überzugsschicht. Überzugsmaterialien von relativ hoher Steifigkeit führen zu einer geringeren Divergenz des Ummantelungsmaterials in horizontaler Ebene.
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Entsprechend Berechnungen ist das Volumen der Überzugsschicht und der Ummantelung innerhalb der internen deformierten Abschnitte tatsächlich reduziert. Beispielsweise kann der Prozentsatz der Reduzierung des Gesamtvolumens der Überzugsschicht und des Ummantelungsmaterials 8% betragen. Die lange Länge (die hier definiert wird) des deformierten Abschnittes in dieser bevorzugten Ausführungsform ist so ausgelegt, dass es das Fließen des Überzugsmaterials in axialer Richtung aufgrund der Reibung gegenüber der inneren Oberfläche des Crimpschlauches beschränkt. Eine gebohrte bzw. mit Löchern versehene Oberfläche auf dem inneren Durchmesser des undeformierten Schlauches verbessert den Reibungseffekt. Diese Begrenzung der axialen Flussrichtung zusammen mit der Gesamtreduzierung der Volumen der Überzugsschichten und des Mantelmaterials führen zu einer verstärkten lokalen Kompression der Überzugsschicht und des Ummantelungsmaterials, das die Glasfaser in 15 umgibt. Ähnlich zur oben beschriebenen Ummantelung 26 führt die Kombination von reduziertem Volumen und dem begrenzten Fluss von Überzugsmaterial und Ummantelungsmaterial zu einer Steigerung der lokalen Dichte der gepressten Überzugsschicht und des Ummantelungsmaterials und zu einer gesteigerten Reibungskraft. Die erhöhte Reibungskraft und der daraus resultierende Widerstand gegen eine axiale Bewegung der optischen Faser trägt zu einer verbesserten Leistung in Tests bei, die sich auf eine Sicherung gegen Zugbeanspruchung von Leitungen beziehen.
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Ähnlich zu dem oben beschriebenen kann darüber hinaus ein Abschnitt des internen Radius des Crimpschlauches und ein Abschnitt der Überzugsschicht in dem gecrimpten Abschnitt annähernd undeformiert bleiben. Diese Abschnitte des internen Radius und der Überzugsschicht unterstützen die Beibehaltung der zentralen Position der optischen Faser und verhindern, dass die innere Oberfläche des deformierten Metallcrimpschlauches, die Glasfaser kontaktiert.
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16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Lichtwellenleiters 624 und eines Schlauches 622. Der Leiter 624 hat eine optische Faser 626, die von einem Ummantelungsmaterial 630 umgeben ist, das nach dem Crimpen von einer Überzugsschicht 628 umgeben ist. In dieser Ausführungsform ist die deformierte Höhe etwas größer als in 15 dargestellt, die Verschiebung des Ummantelungsmaterials 630 ist weniger sicher aufgrund der Höhe der Pressvorrichtung und des Betrags des ausgeübten Drucks oder der Festigkeit der Überzugsschicht. Diese Deformation führt dazu, dass das Überzugsmaterial über den gesamten Durchmesser der optischen Glasfaser in Kontakt verbleibt. Der Schlauch 622 und das Crimpverfahren bzw. die Crimpanordnung ähneln im wesentlichen den oben beschriebenen.
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Wie in 17 dargestellt, verlaufen eine Vielzahl von Lichtwellenleiter 724 und 726 durch den Schlauch 722. Die Überzugsschichten 728 und 729 der jeweiligen Lichtwellenleiter 732 und 734 fließen auf so eine Art und Weise, dass sie die oval geformten inneren Bereiche des gecrimpten Schlauches nach dem Crimpen vollständig ausfüllen. Das Mantelmaterial 730 und 731 der jeweiligen optischen Fasern 736 und 738 kann sich in einer, in 16 oder 15 gezeigten Art und Weise verformen. Die Materialien und das Verfahren zum Crimpen ähneln den oben beschriebenen.
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Obwohl besondere Ausführungsformen ausgewählt wurden, um die Erfindung zu beschreiben, sollte es für einen Fachmann verständlich sein, dass unterschiedliche Abänderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne dass der Bereich der Erfindung, wie er im folgenden durch die beigefügten Ansprüche definiert wird, verlassen wird.
