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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Diese
Erfindung betrifft einen Steckverbinder zum Herstellen der Verbindungen
von faseroptischen, elektrischen und hybriden elektrooptischen Kabeln
in einer aggressiven oder Unterwasserumgebung hohen Druckes.
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Es
gibt viele Typen von Steckverbindern zum Herstellen der elektrischen
und faseroptischen Kabelverbindungen in aggressiven oder rauhen
Umgebungen, wie zum Beispiel Seesteckverbinder, welche wiederholt
unter Wasser in großen
Meerestiefen gekoppelt und entkoppelt werden können. Derartige Unterwassersteckverbinder
umfassen in der Regel eine Steckereinheit, die eine oder mehr Kontaktsonden
enthält,
und eine Buchseneinheit, die eine entsprechende Anzahl von Kontakten
oder Verbindungen zum Eingreifen mit den Kontaktsonden enthält, welche
sich in die Buchseneinheit erstrecken, wenn die Einheiten miteinander
verbunden werden. In der Regel sind die Kontakte oder Verbindungen
in einer gekapselten Kammer enthalten, die ein optisch klares dielektrisches
Fluid enthält,
und die Sonden treten in den Behälter über eine
oder mehr Öffnungen ein,
welche dicht geschlossen werden, wenn die Einheiten getrennt werden.
Ein Hauptproblem beim Konstruieren derartiger Einheiten ist die
Bereitstellung von Dichtungen, welche angemessen das Seewasser und
andere Verunreinigung von der Berührung der Kammer ausschließen werden,
sogar nach wiederholtem Koppeln und Entkoppeln, und ebenfalls verhindern,
daß das
Füllfluid
aus der Kammer ausläuft.
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Zahlreiche
verschiedene Dichtungsmechanismen wurden in der Vergangenheit zum
Erreichen dieses Ziels vorgeschlagen. Ein solcher Dichtungsmechanismus
weist eine Öffnung
in die Kontaktkammer auf, welche einen elastomeren rohrförmigen Eintritt
umfaßt,
der von einem elastomeren Schließmuskel umgeben ist, welcher
von selbst den Eintritt geschlossen zusammendrückt, wenn die Steckereinheit und
die Buchseneinheit in einem entkoppelten Zustand sind. Beim Koppeln
wird die Kontaktsonde durch die Öffnung
hindurchgedrückt
und der Schließmuskel
drückt
gegen die Sonde, um eine Dichtung zu bilden. Obwohl dieser Typ der
Dichtung in einigen Fällen
erfolgreich ist, weist er Nachteile auf. Ein Nachteil ist, daß diese
Dichtung unter allen aggressiven Bedingungen nicht gut funktioniert.
Ein anderer Nachteil ist, daß derartige
Dichtungen dazu neigen, ihr "Gedächtnis" nach wiederholtem
Koppeln und Entkoppeln zu verlieren, so daß sie nicht vollständig schließen können oder
nicht schnell genug schließen können, um
die Kammer von der Umgebung zu isolieren, wenn die Einheiten entkoppelt
werden. Ein anderer Typ des bekannten Dichtungsmechanismus umfaßt einen
Kolben, welcher sich axial in die Dichtungsöffnung bewegt, während die
Einheiten entkoppelt werden.
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In
einigen bekannten elektrischen Unterwasser-Steckverbindern, wie
zum Beispiel den in den US-Patentschriften
4,795,359 und
5,194,012 von Cairns beschriebenen,
werden rohrförmige
Buchsenkontakte in der Buchseneinheit bereitgestellt und federbelastete
Kolben werden in den dichtenden Eingriff mit den offenen Enden der
Buchsenanordnungen geschoben. Während
die Steckereinheit und die Buchseneinheit gekoppelt werden, schieben
Stifte auf dem Steckerabschnitt die Kolben zurück an den Kontaktbändern in
den Buchsen vorbei, so daß der elektrische
Kontakt hergestellt wird. Jedoch kann dieser Typ der Anordnung nicht
auf eine problemlose Weise für
einen optischen Steckverbinder verwendet werden, da die optischen
Kontakte praktisch zum axialen Einrasten fähig sein müssen.
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Elektrooptische
Unterwassersteckverbinder sind in den US-Patentschriften
4,616,900 und
4,666,242 von Cairns beschrieben.
In der US-Patentschrift
4,666,242 sind
sowohl die Steckverbindereinheit des Steckers, als auch der Buchse
mit Öl
gefüllt und
druckentlastet. Diese Vorrichtung nutzt ein durchdringbares Dichtelement,
das eine Öffnung
aufweist, welche geschlossen zusammengedrückt wird, wenn die Einheiten
getrennt werden, und gegen die eintretende Sonde abdichtet, wenn
sie gekoppelt werden. Die US-Patentschrift
4,887,883 zeigt ähnliche federnde Dichtelemente
sowohl an der Steckereinheit, als auch an der Buchseneinheit. Andere
bekannte faseroptische Steckverbinder weisen ähnliche Dichtungen auf, welche
für die
Verwendung unter bestimmten Bedingungen nicht geeignet sind und dazu
neigen können,
die Wirksamkeit nach wiederholtem Koppeln und Entkoppeln zu verlieren.
WO 86/02173 offenbart ein ähnliches
durchdringbares Dichtelement mit einem äußeren elastomeren Muskel, der
in einer Nut auf dem Dichtelement zum Zusammendrücken des Elements in den geschlossenen
Zustand angebracht ist. Dies erfordert wieder eine eintretende Sonde,
um zu erzwingen, daß sich das
Dichtelement öffnet,
und neigt ebenfalls dazu, die Wirksamkeit der selbstschließenden Dichtung
im Laufe der Zeit zu verlieren.
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Andere
bekannte Dichtungsmechanismen erfordern einen bestimmten Typ von
rotierendem Dichtelement zusammen mit einem Aktuator zum Rotieren
des Dichtelements zwischen einer geschlossenen, gekapselten Position,
wenn die Einheiten entkoppelt sind, und einer offenen Position,
wenn die Einheiten gekoppelt sind, indem ermöglicht wird, daß die Kontaktsonden
durch die Dichtelemente in die Kontaktkammern hindurchgehen. Derartige
Steckverbinder sind zum Beispiel in den US-Patentschriften
5,685,727 und
5,738,535 von Cairns beschrieben.
Diese lösen
einige der Zuverlässigkeitsprobleme
von zum Beispiel durchdringbaren Dichtungen, können aber für miniaturisierte Steckverbinder
zu komplex sein.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten
Steckverbinder zum Herstellen der Verbindungen zwischen faseroptischen
Kabeln, elektrischen Kabeln oder hybriden elektrooptischen Kabeln
in aggressiven Umgebungen, wie zum Beispiel unter Wasser, bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Unterwassersteckverbinder bereitgestellt, welcher umfaßt: eine
Steckereinheit, die ein vorderes Ende, ein hinteres Ende und einen
Hohlkörper
aufweist, ein erstes Element, das in dem Hohlkörper angebracht ist und eine
innere Kammer bildet, wobei das Element einen federnden vorderen
Endabschnitt aufweist, der eine Öffnung
aufweist, die mit der inneren Kammer verbunden ist, mindestens ein
Sondenkontaktelement, das in der Kammer in einer Linie mit der Öffnung angebracht
ist, eine Buchseneinheit, die einen Hohlkörper, ein vorderes Ende und
ein hinteres Ende aufweist und für
den lösbaren
Kopplungseingriff mit der Steckereinheit angepaßt ist, ein zweites Element,
das in dem Hohlkörper
der Buchseneinheit angebracht ist und eine innere Kammer und einen
federnden vorderen Endabschnitt aufweist, der eine Öffnung aufweist,
die mit der inneren Kammer verbunden ist, und mindestens ein Buchsenkontaktelement
in der Kammer in einer Linie mit der Öffnung, wobei die federnden
vorderen Endabschnitte des ersten und des zweiten Elements vordere
Endflächen
in direktem Dichtungseingriff aufweisen, wenn die Einheiten miteinander
gekoppelt werden, wobei die Steckereinheit und die Buchseneinheit
jeweils einen Aktuator aufweisen, der Innenflächen aufweist, welche mit dem
zugeordneten federnden Endabschnitt zusammenwirken, wenn er durch
den Steckverbinder während
des Koppelns bewegt wird, wodurch der federnde Endabschnitt des
entsprechenden Elements zusammengedrückt wird, um die entsprechende Öffnung zu
schließen
und zu kapseln, wenn die Einheiten entkoppelt werden, und um das Öffnen der Öffnungen
zu bewirken, wenn die Steckereinheit und die Buchseneinheit mit
den Endflächen in
dichtendem Eingriff miteinander gekoppelt werden, wodurch mindestens
eines der Sonden- und Buchsenkontaktelemente durch die fluchtenden Öffnungen
in den federnden Endabschnitten der Elemente hindurchgehen kann,
um das andere Kontaktelement einzurasten zu lassen.
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In
einer Ausführungsform
weist der Aktuator eine Profilkehle auf, die ausgelegt ist, so daß die federnden
Endabschnitte der Elemente in einer Richtung verengt werden, wenn
die Einheiten gekoppelt werden, indem ein längliches Profil mit schlitzähnlichem
Verschluß gebildet
wird. Wenn die Einheiten miteinander verbunden werden, bewegen sich
die Elemente durch die Aktuatorkehlen in eine Position, in welcher
sie in einer senkrechten Richtung zusammengedrückt werden und bewirken, daß sich die Öffnungen öffnen. Die
Aktuatorkehle kann von allmählich
sich konisch zulaufender ovaler Form sein, um die federnden Endabschnitte
zusammenzudrücken und
die Öffnungen
zu schließen,
mit einem benachbarten Bereich von kreisförmigem Querschnitt, welcher
die äußeren Enden
der länglichen
Endabschnitte zusammendrücken
und sie zurück
in eine kreisförmige
Form bringen wird, indem die Öffnungen
zurück in
eine offene Form gebracht werden.
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Vorzugsweise
ist einer der Aktuatoren verschiebbar in dem jeweiligen Körper einer
ersten der Stecker- und Buchseneinheiten angebracht und beweglich
zwischen einer herausgezogenen Position, in welcher die konisch
zulaufende Kehle in den Endabschnitt des jeweiligen Elements eingreift,
um die Öffnung
zuzuquetschen, und einer zurückgezogenen Position,
in welcher die Kehle über
den Endabschnitt zurückgeschoben
wird und der benachbarte Abschnitt bewirkt, daß sich die Öffnung öffnet. Das Element in der anderen,
der zweiten Einheit, ist ebenfalls verschiebbar für die Bewegung
zwischen einer herausgezogenen Position angebracht, in welcher der federnde
Endabschnitt in der Aktuatorkehle einrastet und die Öffnung zugequetscht
wird, und einer zurückgezogenen
Position, in welcher der federnde Endabschnitt von der Aktuatorkehle
zurückgezogen wird
und durch einen benachbarten, kreisförmigen Teil des Aktuators gezwungen
wird, sich zu öffnen.
In Betrieb rastet das Ende der zweiten Einheit den verschiebbaren
Aktuator in der ersten Einheit ein, um sie zurückzuschieben, wenn die zwei
Einheiten miteinander befestigt werden. Zur selben Zeit rastet das Ende
des Elements in der ersten Einheit das Ende des zurückziehbaren
Elements in der zweiten Einheit ein, drückt es in die zurückgezogene
Position zurück, so
daß die Öffnungen
beider Elemente gezwungen werden, sich zu öffnen. Das Kontaktelement in
der zweiten Einheit bewegt sich durch die offenen Enden der Elemente,
um das entsprechende Kontaktelement in der ersten Einheit zu berühren.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung weist jeder Aktuator eine Durchgangsbohrung, die ein
vorderes Ende aufweist, und einen nach innen konisch zulaufenden
Kehlabschnitt auf, der sich bis zum vorderen Ende erstreckt, um
die Öffnung
des federnden Endabschnittes des jeweiligen ersten oder zweiten
Elements in den gekapselten und geschlossenen Zustand zusammenzupressen.
Der Kehlabschnitt ist vorzugsweise von ovalem, konisch zulaufendem
Querschnitt bis zum vorderen Ende und weist gegenüberliegende
flache Seiten zum Zusammenpressen der jeweiligen Öffnung zu
einem schlitzförmigen
Verschluß auf.
Der Kehlabschnitt an einer Einheit kann einstückig gebildet oder in dem Hohlkörper der
Einheit befestigt sein, während
die andere Einheit ein separates Kehlelement aufweist, das verschiebbar
in dem Körper
angebracht und in der herausgezogenen Position vorgespannt ist.
Statt der Ausbildung des Aktuators als eine nach innen konisch zulaufende
ovale Bohrung oder Kehle können alternative
Aktuatormechanismen wie zum Beispiel Blattfedern oder dergleichen
zum Zuquetschen der Öffnungen
bereitgestellt werden.
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Der
Steckverbinder kann ein Einfachkontaktsteckverbinder mit einer einzelnen
Kontaktsonde auf einer Seite für
den Kontakt mit einem Einzelkontakt auf der anderen Seite sein oder
kann ein Mehrfachkontaktsteckverbinder mit elektrischen, optischen oder
sowohl elektrischen, als auch optischen Kontakten sein, um einen
hybriden elektrooptischen Steckverbinder zu bilden. Im letzteren
Falle können
sowohl die Stecker-, als auch die Buchseneinheiten mehrere Elemente,
die Kammern für
die jeweiligen Kontaktelemente bilden, und Aktuatoren zum Zuquetschen der
Endabschnitte der jeweiligen Elemente, wenn die Einheiten getrennt
werden, aufweisen. Alternativ könnten
Mehrfachstromkreise innerhalb eines Elements gruppiert werden, welches
durch einen einzelnen Aktuator geöffnet und geschlossen wird.
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Diese
Erfindung vermeidet die Notwendigkeit für komplexe Wälzdichtungs-
oder Stopfenanordnungen zum Abdichten des Steckverbinders und ist von
viel einfacherer Konstruktion als vorhergehende Unterwassersteckverbinder.
Alles, was in dieser Erfindung erforderlich ist, ist eine einfache Öffnung in einem
federnden Endabschnitt der Kontaktkammer, der in einer Position
zugedrückt
wird und aus der zusammendrückenden
Vorrichtung in einer zweiten Position weggeschoben wird, so daß er gezwungen wird,
sich zu öffnen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung
einiger bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung besser verstanden, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
genommen wurden, in welchen sich gleiche Bezugszeichennummern auf
gleiche Teile beziehen und welche zeigen:
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1 – eine Seitenansicht,
die einen Steckverbinder gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung darstellt, mit zwei getrennten Steckverbindereinheiten;
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2 – eine Seitenansicht
mit den Einheiten, die ursprünglich
miteinander verbunden sind;
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3 – eine Seitenansicht
mit den Einheiten, die vollständig
verbunden sind;
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4 – eine Stirnansicht
in der Richtung des Pfeils 4 in 1;
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5 – eine Stirnansicht
in der Richtung des Pfeils 5 in 1;
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6 – eine vergrößerte Schnittansicht
auf der Linie 6-6 von 1;
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6A – einen
Schnitt auf den Linien 6A-6A von 6;
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6B – eine perspektivische
Teilansicht eines Endabschnittes eines der Hülsenelemente im geschlossenen
und gekapselten Zustand, mit dem dichtenden Aktuator oder der Kehle
in punktierter Umrißlinie;
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7 – eine vergrößerte Schnittansicht
auf der Linie 7-7 von 2;
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8 – eine vergrößerte Schnittansicht
auf der Linie 8-8 von 3;
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9 – eine Schnittansicht ähnlich zu
einem Abschnitt von 1, welche aber ein Mehrfachsteckverbinder-Buchsenmodul
zeigt;
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10 – eine ähnliche
Schnittansicht, die ein Mehrfachsteckverbinder-Steckermodul zeigt;
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11 – eine Stirnansicht
von links des Moduls von 9;
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12 – eine Stirnansicht
von rechts des Moduls von 9;
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13 – eine Schnittansicht,
die die Module von 9 und 10 miteinander
verbunden zeigt;
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14 – eine Vergrößerung des
eingeschlossenen Abschnittes 14 von 13;
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15 – eine Stirnansicht
eines alternativen Mehrfachsteckverbinder-Steckermoduls; und
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16 – eine vergrößerte Schnittansicht
auf der Linie 16-16 von 15.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 bis 8 der
Zeichnungen stellen einen optischen Unterwasser-Einfachsteckverbinder gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Obwohl der Steckverbinder von 1 bis 8 wie
ein Steckverbinder gezeigt ist, der zwei optische Fasern mit geeigneten
Endsteckverbindern oder Kontakten verbindet, wird man verstehen,
daß der
Steckverbinder modifiziert werden kann, um eine elektrische Kabelverbindung
auf eine gleichwertige An und Weise herzustellen.
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Der
Steckverbinder umfaßt
eine Steckereinheit 10 und eine Buchseneinheit 12,
welche für
den lösbaren
Kopplungseingriff ausgelegt sind, um eine Verbindung zu bilden,
wie in 3 und 8 dargestellt ist. Die Einheiten
sind getrennt in 1 und 6 gezeigt.
Die Steckereinheit 10 umfaßt im Wesentlichen einen hohlen äußeren Körper oder
Gehäuse 14 aus
starrem Material, die eine abgedichtete hintere Stirnwand oder Endstecker 16 und
ein offenes vorderes Ende 18 aufweist.
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Der
Endstecker 16 weist einen zylindrischen Ansatz 20 auf,
der sich in das Gehäuse 14 erstreckt und
eine Durchgangsbohrung 22 aufweist. Ein rohrförmiges Gehäuse 24 erstreckt
sich durch die Bohrung 22 und in den Hohlkörper des
Gehäuses 14. Eine
optische Faser 26 erstreckt sich durch die Bohrung im Gehäuse 24 und
schließt
an einer Justierhülse
oder Kontaktsonde 27 am Ende des Gehäuses 24 auf eine herkömmliche
An ab. Das Gehäuse 24 ist verschiebbar
in der Bohrung 22 angebracht und wird in der herausgezogenen
Position von 6 durch die Feder 28 vorgespannt,
die zwischen einer Endplatte 30 und einem Bund wirkt, das
auf dem Gehäuse 24 gebildet
wird, um die Vorspannkraft auf die Verbindung anzuwenden.
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Ein
Balg- oder Hülsenelement 32 aus
federndem Material weist ein hinteres Ende 34 auf, das
zum Ansatz 20 abgedichtet ist, und vorwärts vom Ansatz 20 zum
vorderen Ende des Gehäuses 14 hin
hervorragt. Das Hülsenelement 32 bildet
eine innere, mit Fluid gefüllte
Kammer 35, in welcher die Sonde oder Hülse 27 angeordnet
wird, wenn die Einheiten wie in 6 getrennt
werden. Das Hülsenelement
weist einen relativ dünnwandigen,
gewellten oder wellrohrförmigen
Abschnitt 36 auf, der sich längs des Hauptteils seiner Länge erstreckt,
um das Ausdehnen oder Zusammenziehen zu ermöglichen, wie für den Druck-
und Volumenausgleich erforderlich, und schließt in einem dickwandigen, federnden
Endabschnitt 38 von zylindrischer Form ab, der ein Loch oder
eine Öffnung 40 aufweist,
die mit der Kammer 35 verbunden ist.
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Die Öffnung 40 könnte vielfältige Formen
annehmen, aber in der vorliegenden Anordnung ist sie von kreisförmigem Querschnitt,
wenn der Endabschnitt 38 freigegeben oder unvorgespannt
ist. Die Öffnung 40 wird
durch ein äußeres Aktuatorelement 42 zusammengepreßt, das
im Gehäuse 14 verschiebbar
angebracht ist, wenn es in der in 6 und 6B gezeigten
Position ist. Das Aktuatorelement 42 ist aus geeignetem
starren Material und ist ringförmig
mit einer nach innen konisch zulaufenden Durchgangsbohrung 44 von
ovalem Querschnitt, welche in einer ovalen Öffnung 45 abschließt, die
gegenüberliegende
gerade Seiten 46 aufweist, wie am besten in 4 und 6B dargestellt
ist. Das Element 42 wird in der herausgezogenen Position
von 6 durch die Feder 48 vorgespannt. Das äußere Aktuatorelement 42 weist
einen radial nach außen
vorstehenden Stift oder Bolzen 50 auf, welcher in einem sich
radial erstreckenden Tastschlitz 52 im Gehäuse 14 zu
Zwecken der Ausrichtung eingreift, wenn es zurück und zwischen der herausgezogenen
Position von 1 und 6 und der
zurückgezogenen
Position von 3 und 8 geschoben
wird, wenn die Einheiten wiederholt gekoppelt und entkoppelt werden.
Die geraden, nach innen konisch zulaufenden Seitenwände der
Bohrung 44 werden die Öffnung 40 zusammenpressen,
so daß sie
gekapselt wird, indem ein dichter, gerader Schlitz 49 am äußeren Ende
des Abschnittes 38 gebildet wird, wenn die Steckereinheit in
der angekoppelten Position von 6 ist.
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Ein äußerer zylindrischer
Schutzmantel oder Umhüllung 54 wird über das
Balg- oder Hülsenelement 32 befestigt.
Der Mantel 54 wird über
den Ansatz 20 an einem Ende eingerastet und an dem vorderen
Endabschnitt 38 des Elements 32 am gegenüberliegenden
Ende verbunden. Der Mantel 54 ist so ausgelegt, um den
wellrohrförmigen
Abschnitt des Balg- oder Hülsenelements
aufgerichtet zu halten, dem axialen Zusammenfallen zu widerstehen,
wenn die Einheiten gekoppelt werden, und stellt ebenfalls eine äußere Gleitfläche für die gleichmäßige Gleitbewegung
des Aktuatorrings 42 über
das Hülsenelement
bereit, wie unten detaillierter beschrieben wird. Der Mantel 54 ist
aus einem geeigneten Material, welches in einer Richtung mehr federnd
als in der anderen Richtung ist. Das Material ist radial federnd, weist
aber axiale Festigkeit auf, um dem Zusammendrücken in einer axialen Richtung
zu widerstehen, aber das radiale Zusammendrücken zu erlauben, ähnlich wie
ein Trinkhalm. Ein geeignetes Material für den Mantel 54 ist
Hytrel®,
hergestellt von DuPont Corporation, Wilmington, Delaware.
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Das
Innere des Gehäuses 14 wird
mit der äußeren Umgebung über die Öffnungen 56 verbunden. Eine Öffnung 58 wird
im Mantel 54 bereitgestellt, um mit der Außenseite
des Mantels 54 verbunden zu sein, so daß die Innenseite des Mantels 54 ebenfalls mit
der äußeren Umgebung
verbunden wird. Die Wellrohrabschnitte 36 der flexiblen
Hülse oder
Wellrohres 32 werden den Druckausgleich zwischen dem Druck
des Fluids innerhalb der Kammer 35 und dem Druck des Fluids
außerhalb
der Hülse 32 bereitstellen,
d.h. der äußeren Umgebung.
Das Gehäuse 14 weist
ebenfalls eine axiale Längsnut
oder Schlitz 60 auf, der sich nach innen von seinem äußeren Ende 18 erstreckt,
für die
ordnungsgemäße Ausrichtung beim
Koppeln mit der Buchseneinheit 12, wie unten detaillierter
beschrieben ist.
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Die
Kopplungsbuchseneinheit 12 weist ebenfalls ein starres äußeres Gehäuse 62 mit
einem hinteren Endstecker oder Verschluß 64 aus Metall oder
starrem Kunststoff und ein offenes vorderes Ende 65 auf.
Das Gehäuse 62 weist
einen vorderen Abschnitt 66 mit reduziertem Durchmesser
für das
teleskopartige gleitende Eingreifen in das Gehäuse 14 der Steckereinheit 10 auf,
wenn die Einheiten miteinander gekoppelt werden, wie am besten in 1 bis 3 und 6 bis 8 dargestellt
ist. Ein radial nach außen
hervorstehender Keilstift 68 auf dem Gehäuse 62 greift
in die Längsnut 60 des
Gehäuses 14 ein,
wenn die Einheiten miteinander gekoppelt werden, um die ordnungsgemäße Ausrichtung
der Einheiten sicherzustellen. Eine geeignete Kopplungsvorrichtung
(nicht gezeigt) kann für
das lösbare
Befestigen der Einheiten miteinander in ihrem gekoppelten Zustand
(3 und 8) bereitgestellt werden. Beide
Gehäuse 14, 62 weisen
hintere Enden auf, welche passendes Gewinde aufweisen, wie gezeigt
ist, oder mit Befestigungsvorrichtungen zum Befestigen jeder Einheit
an einem optischen Kabel, das eine optische Faser trägt, bereitgestellt
werden.
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Der
Endstecker 64 weist eine Durchgangsbohrung 70 und
ein rohrförmiges
Gehäuse
oder einen optischen Schaft 72 für die optische Faser 74 auf und
erstreckt sich durch die Bohrung 70 und in das Gehäuse 62.
Die Faser 74 schließt
an der Justierhülse 75 ab,
die in einem Sitz am äußeren Ende
des Gehäuses 72 befestigt
ist. Eine Kontaktjustierhülse 76 steht
nach vorn aus der eingebauten Hülse 75 hervor, um
die Kopplungshülse
oder Sonde 27 aufzunehmen, wenn die Einheiten miteinander
gekoppelt werden. Eine rohrförmige
Verlängerung 78 vom
Basis- oder Endstecker 64 erstreckt sich über das
rohrförmige
Gehäuse 72 und
die Hülse 76,
mit einer Lippe 80, die über das Ende der Hülse 76 eingreift.
Die prinzipielle Funktion der Verlängerung 78 mit der
Lippe 80 besteht darin, die Hülse 76 lose in Position
zu halten. Als eine sekundäre
Funktion stellt sie bessere Steifigkeit und Ausrichtung des optischen
Schafts bereit. In dem gekoppelten Steckverbinder dichten die Endabschnitte 38, 95 des
Wellrohres die gekoppelten Kammern durch federbelasteten Flächendruck
ab, der sie fest zusammenhält.
In einigen Anwendungen kann es wünschenswert
sein, die sekundäre
Dichtung zu dem Element oder den Elementen bereitzustellen, die
durch sie hindurchgehen. In diesem zweiten Falle können die
Dichtungen auf dem Gehäuse oder
optischen Schaft bereitgestellt werden. Ohne Verlängerung 78 können derartige
Dichtungen radiale Kräfte
auf die Verbindung ausüben,
die möglicherweise
optische Fehlausrichtung und Signalverlust verursachen. Die rohrförmige Stützverlängerung 78 verringert
die Gefahr einer solchen Fehlausrichtung.
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Ein
flexibles Balg- oder Hülsenelement 82 bildet
eine Kammer 84, die das vordere Ende des optischen Schafts 72 und
die rohrförmige
Verlängerung 78 einschließt. Der
Balg 82 weist ein hinteres Ende auf, das an einem starren
Basiselement 85 befestigt ist, welches eine Durchgangsbohrung 86 aufweist, die
verschiebbar über
die rohrförmige
Verlängerung 78 im
Eingriff ist. Das Basiselement 85 greift verschiebbar in
einem hinteren Endabschnitt einer Kammer 88 ein, die durch
das Gehäuse 62 gebildet
wird, und wird in die herausgezogene Position von 6 durch
die Feder 90 vorgespannt, die zwischen dem Endstecker 64 und
dem Basiselement 85 wirkt. Eine Gleitdichtung 92 wird
zwischen dem Basiselement 85 und der rohrförmigen Verlängerung 78 bereitgestellt, um
das hintere Ende der Kammer 84 im Balg 82 abzudichten.
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Der
Balg 82 ist von gleichwertiger Konstruktion wie der Balg 32 in
der Steckereinheit. Er weist einen dünnwandigen flexiblen Abschnitt 94 von
wellrohrförmiger
Form auf, der sich längs
des Hauptteils seiner Länge
von dem Basiselement 85 zu dem vorderen Ende erstreckt.
Ein vorderer Endabschnitt 95 des Balgs 82 ist
von zylindrischer Form und weist eine verstärkte Wand mit einer Durchgangsbohrung oder
Loch 96 auf, das mit der Kammer 84 verbunden ist.
Die Durchgangsbohrung 96 ist von kreisförmigem Querschnitt, wenn der
Endabschnitt 95 nicht zusammengedrückt oder nach innen gepreßt wird.
Jedoch wenn der Balg 82 in der vollständig herausgezogenen Position
von 6 ist, greift der vordere Endabschnitt 95 in
einen Profilkehlabschnitt 98 ein, der an dem vorderen Ende
des Gehäuses 62 gebildet wurde,
wie am besten in 6 und 6A dargestellt
ist. Der Kehlabschnitt weist eine im Allgemeinen ovalförmige Durchgangsbohrung
von konstanter Querschnittsfläche
und allmählich
nach innen zulaufenden Abmessungen auf, die in einer ovalen schlitzförmigen Endöffnung 99 abschließt (siehe 5). Der
konisch zulaufende ovale Kehlabschnitt preßt den Endabschnitt 95 nach
innen zusammen, so daß die
gegenüberliegenden
Teile der Bohrung 96 gegeneinander gedrückt werden, um die Bohrung
abzudichten und einen im Allgemeinen schlitzförmigen Verschluß 100 zu
bilden, wie am besten in 5 und 6A dargestellt
ist. Dieser dichtet die Kammer 84 ab, wenn die Einheiten
entkoppelt werden. Die Kammer 84 ist mit einem geeigneten
optisch klaren Fluid (oder dielektrischen Fluid in dem Falle von
elektrischen Verbindungen) gefüllt.
Eine Bohrung 102 in der rohrförmigen Verlängerung 78 ermöglicht die
Verbindung des Fluids zu dem optischen Schaft. Sie stellt ebenfalls
die freie Fluidverbindung zwischen den Kammern im gekoppelten Zustand
bereit.
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Wie
in der Steckereinheit, erstreckt sich ein äußerer Mantel oder rohrförmige Umhüllung 104 über den
flexiblen Balg 82, um den flexiblen Wellrohrabschnitt 94 aufgerichtet
zu halten, so daß er
nicht zusammenfallen wird, wenn die Einheiten miteinander befestigt
werden. Der Mantel 104 ist aus dem gleichen Material wie
der Mantel 54 in der Steckereinheit. Der Mantel 104 weist
einen nach innen vorstehenden Rand oder Lippe 105 an seinem
hinteren Ende auf, welche in einer Ringnut im Basiselement 85 einrastet.
Das vordere Ende des Mantels ist mit der Außenfläche des vorderen Endabschnittes 95 des
Balgs verbunden.
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Die Öffnungen 106 im
Gehäuse 62 und
eine Öffnung
(nicht gezeigt) im Mantel 104 stellen die Verbindung zwischen
dem Inneren des Mantels 104 und der äußeren Umgebung bereit. Der
flexible Wellrohrabschnitt 94 des Balgs 82 wird
sich nach innen oder außen
biegen, um den Druckausgleich zwischen dem Druck des Fluids in der
Kammer 84 und dem Druck des Fluids außerhalb des Balgs 82 bereitzustellen.
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Die
Stecker- und Buchseneinheit 10, 12 ist separat
dargestellt und in einem angekoppelten Zustand in 1 und 6.
In diesem Zustand wird jede Kammer 35, 84 gekapselt,
die die optischen Kontakte enthält,
und der vordere Endabschnitt 38, 95 wird durch
die nach innen konisch zulaufenden Wandabschnitte des Kehlabschnittes 44, 98 des
Aktuatorrings 42 und das vordere Ende des Gehäuse 62 entsprechend
zugequetscht. Die gegenüberliegenden
Oberflächen
der Bohrungen entsprechend durch die vorderen Endabschnitte 38 und 95 werden dadurch
gegeneinander gedrückt,
um eine zuverlässige
Dichtung zu bilden, wie am besten in 4, 5, 6A und 6B dargestellt
ist. Die vordere Stirnwand 109, 110 jedes vorderen
Endabschnittes 38, 95 ist hier flach dargestellt,
aber es können andere
Formen verwendet werden.
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Wenn
die Einheiten 10, 12 zusammengebracht werden,
so werden die flachen vorderen Stirnwände 109, 110 der
vorderen Endabschnitte des Balgs zuerst einrasten, wie in 7 angegeben
ist. Das direkte Eingreifen zwischen den federnden Stirnwänden wird
eine Dichtung bilden. Zur selben Zeit rastet das vordere Ende 65 des
Gehäuses 62 in
das vordere Ende des verschiebbaren Aktuatorrings 42 ein.
Wenn die Buchseneinheit 62 weiter nach innen über die
in
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7 dargestellte
Position hinaus geschoben wird, wird das vordere Ende 65 des
Gehäuses 62 den
Aktuatorring 42 nach innen drücken, die Feder 48 zusammendrücken und
bewirken, daß sich
der Ring über
den Endabschnitt 38 schiebt. Zur selben Zeit wird das vordere
Ende des Abschnittes 38 des Balgs 32 gegen den
gegenüberliegenden
vorderen Endabschnitt 95 des Balgs oder der Hülse 82 drücken und
bewirken, daß das
Basiselement 85 und der Balg nach innen als eine Einheit
geschoben werden, die Feder 90 zusammendrücken, welche
wirkt, um die Endflächen 109, 110 in
den engen dichtenden Eingriff vorzuspannen. Zur selben Zeit werden
beide vorderen Endabschnitte 38 und 95 vollständig durch den
Kehlabschnitt 98 am vorderen Ende des Gehäuses 62 und
in runde oder kreisförmige
Abschnitte des Gehäuses
geschoben, die Bohrungen oder Löcher 40, 96 zwingen,
sich in den kreisförmigen
Zustand auszudehnen, wie in 8 angegeben
ist. Wenn die Endabschnitte 38, 95 jeweils in
den konisch zulaufenden Kehlabschnitten 44, 98 einrasten,
werden sie in eine längliche
ovale Form zusammengedrückt,
die eine längere
Abmessungen in der Richtung des schlitzförmigen Verschlusses (siehe 6B)
aufweist. Die längere
Abmessung in dieser Anordnung ist größer als der Durchmesser des
benachbarten kreisförmigen
Abschnittes des Gehäuses 12,
in welche die Endabschnitte 38, 95 geschoben werden, wenn
die Einheiten gekoppelt werden. Die Enden der ovalen Endabschnitte
werden folglich nach innen beim Eintreten in den kreisförmigen Abschnitt
benachbart zur Kehle gedrückt,
zwingen die entsprechenden Öffnungen
dazu, sich zu öffnen.
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Obgleich
das Aktivieren der dichtenden Endabschnitte der jeweiligen Hülsenelemente
in der dargestellten Ausführungsform
durch Ändern
von einer länglichen
ovalen Anordnung in eine kreisförmige Anordnung
erreicht wird, können
alternativ andere Formen verwendet werden, um das gleiche Ziel zu erreichen,
mit dichtenden Endabschnitten, die einseitig, um die Öffnung zu
schließen,
und in der anderen Richtung, um sie zu zwingen, sich zu öffnen, zusammengedrückt werden.
Dies stellt das positive Öffnen der
Enddichtungen bereit, um zu ermöglichen,
daß ein
optischer oder elektrischer Steckverbinder hindurchgeht, ohne daß eine Abdichtung
gegen das die Dichtung durchdringende Element angesichts des dichtenden
Eingriffs von Ende zu Ende zwischen den flachen Endflächen der
Hülsenelemente
erforderlich ist. Obwohl die Endflächen in der dargestellten Ausführungsform
flach sind, können
andere Formen der Endfläche
alternativ verwendet werden, wie zum Beispiel gegenüberliegende
konvexe Flächen,
welche zusammengedrückt
werden, oder aneinanderpassende konkave und konvexe Flächen.
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Die
aneinanderpassenden vorderen Endabschnitte jedes der Bälge werden
ebenfalls rückwärts über die
rohrförmige
Verlängerung 78 des
optischen Schafts 72 geschoben und die Justierhülse 76 wird über die
Hülse 27 einrasten,
die zwei optischen Hülsen 27, 75 in
direkten Eingriff bringen, wie in 8 dargestellt
ist. Die Vorspannfeder 28, die auf den optischen Schaft
oder das Gehäuse 24 wirkt, wird
einen guten Flächenkontakt
zwischen den Endflächen
der Hülsen
sicherstellen. Zu jeder Zeit werden die zwei optischen Kammern 35, 84 vollständig gekapselt
und isoliert von der äußeren Umgebung durch
den direkten Eingriff zwischen den federnden Endflächen der
Abschnitte 38 und 95. Wenn die Stecker- und Buchseneinheit
getrennt werden, ist der Vorgang umgekehrt, mit der Feder 48,
die den Aktuatorring 42 nach außen vorspannt, wenn das Gehäuse 62 zurückgezogen
wird, bis es wieder über
den Endabschnitt 38 der Kammer einrastet und die Durchgangsbohrung
oder das Loch 40 zuquetscht. Zur selben Zeit wird das Basiselement
nach außen durch
die Feder 90 geschoben, wenn der Endabschnitt 95 weg
von dem Endabschnitt 38 der Kammer 35 zurückgezogen
wird, bis es wieder mit dem Kehlabschnitt 98 einrastet,
welcher die Durchgangsbohrung 96 in den geschlossenen und
gekapselten Zustand drückt.
Die Endflächen 109, 110 werden
in den direkten Dichtungseingriff vorgespannt, bis die Endabschnitte
in den jeweiligen Kehlabschnitten einrasten und gekapselt werden,
indem sichergestellt wird, daß die
optischen Kammern zu jeder Zeit gekapselt sind.
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Diese
Anordnung ist wesentlich einfacher als Dichtungsanordnungen von
Steckverbindereinheiten des Standes der Technik und insbesondere
für elektrische
und optische Einfachsteckverbinder oder miniaturisierte Einfach-
oder Mehrfachsteckverbinder geeignet. Sie erfordert weder etwas,
das in die Öffnungen
des Kammerendes hineinragt, um sie abzudichten, noch rotierende
Dichtelemente oder äußere Aktuatoren,
um derartige Dichtelemente zu betätigen. Alles, was erforderlich
ist, ist ein geeigneter Mechanismus zum Öffnen und Schließen der
Endflächen
der Kammer. Der federnde Endabschnitt jeder optischen Kammer wird
einfach zugedrückt,
wenn die Einheiten entkoppelt werden, und gezwungen, sich zu öffnen, wenn
die Einheiten gekoppelt werden. Der Abschnitt der Stirndichtung
wird folglich durch die gegenüberliegenden
Abschnitte der Öffnung
geschlossen, indem sie während
des Entkoppelns gegeneinander gequetscht werden, und die Endflächen werden
gegeneinander während
des Koppelns abgedichtet, erfordern keine zusätzlichen Dichtelemente. Der
Aktuator zum Zuquetschen jeder Kammerendfläche in der dargestellten Ausführungsform
ist eine konisch zulaufende ovale Profilkehle und die Endflächen sind
so ausgelegt, um sich durch die Kehlen und von ihnen weg zu bewegen,
wenn die Einheiten miteinander gekoppelt werden, während sie
in dichtendem, direkten Eingriff gehalten werden, wenn sich ihre
Löcher öffnen, um
zu ermöglichen,
daß der
optische Kontakt oder Kontakte hindurchgehen.
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Andere
Aktuatoren können
alternativ zum Zuquetschen der Kammerendflächen anstelle der Profilkehlen
bereitgestellt werden. Zum Beispiel können die flachen Seiten der
ovalen Enden jeder Kehle durch Blattfedern zum geschlossenen Vorspannen der
Endflächen
ersetzt werden. Außerdem
können an
Stelle der Hülsenelemente
und dichtenden Endabschnitte, die einstückig wie in der dargestellten Ausführungsform
gebildet werden, separate Stirndichtungen oder -manschetten von äquivalenter Form
und Abmessungen alternativ verwendet werden.
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9 bis 14 stellen
die gleiche Dichtungsanordnung der Kammer wie in 1 bis 8 dar,
angewendet auf einen Unterwasser-Mehrfachsteckverbinder. In der
dargestellten Ausführungsform verbindet
der Steckverbinder von 9 bis 14 mehrfache
optische Fasern, aber er kann alternativ einen elektrischen Steckverbinder
oder einen hybriden elektrooptischen Steckverbinder umfassen. Ein Vierwegesteckverbinder
wird beispielhaft dargestellt, aber man wird verstehen, daß der Steckverbinder ohne
weiteres verändert
werden kann, um eine größere oder
kleinere Anzahl von Verbindungen, in Abhängigkeit von der Anwendung,
herzustellen.
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Der
Steckverbinder umfaßt
im Wesentlichen eine Buchseneinheit 120 für den lösbaren Kopplungseingriff
mit einer Steckereinheit 122. Die Buchsen- und Steckereinheit
ist im Detail entsprechend in 9 und 10 dargestellt.
Jede optische Kammer und optischer Schaft in der Stecker- und Buchseneinheit 122, 120 wird
auf die gleiche Weise gebildet, wie die einzelne optische Kammer
und Schaft von 1 bis 8, und gleiche
Bezugszeichennummern wurden für
gleiche Teile entsprechend verwendet.
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Wie
in 10 dargestellt ist, umfaßt die Steckereinheit 122 im
Wesentlichen ein äußeres Gehäuse 124,
das eine innere Kammer oder Bohrung 125, eine hintere Endplatte 126 und
ein offenes vorderes Ende 127 aufweist. Mehrere Öffnungen,
die in der Anzahl der Anzahl der herzustellenden optischen Verbindungen
entsprechen, werden in der hinteren Endplatte 126 bereitgestellt,
und mehrere Basis- oder Endstecker 16 werden in den jeweiligen Öffnungen
durch die Endplatte 126 befestigt, die in Position mit
Befestigungsschrauben 128 befestigt wird, wie am besten
in 10 dargestellt ist. Wie bei der Einfachsteckverbinder-Steckereinheit
von 6, weist jeder Endstecker 16 der Steckereinheit 122 einen
zylindrischen Ansatz 20 auf, der sich in die Kammer 125 erstreckt
und eine Durchgangsbohrung 22 aufweist. Ein ringförmiges Gehäuse 24 erstreckt
sich durch jede Bohrung 22 und vorwärts zu dem offenen vorderen
Ende des Gehäuses 124.
Die optischen Fasern 26 erstrecken sich durch jedes der
Gehäuse 24 und
schließen
jede an der Justierhülse
oder Sonde 27 ab.
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Ein
zylindrisches Aktuator- oder Steckerelement 130 ist verschiebbar
in der Bohrung 125 angebracht und wird durch die Feder 132 in
die vollständig herausgezogene
Position vorgespannt, die in 10 dargestellt
ist. Das Aktuatorelement 130 weist ein Feld von mit Abstand
angeordneten Durchgangsbohrungen 134 auf, die jede mit
einem jeweiligen der rohrförmigen
Gehäuse 24 in
einer Linie ausgerichtet ist. Eine Reihe von Bälgen oder Hülsenelementen 32, die
jeweils identisch mit dem Hülsenelement 32 von 6 sind,
werden auf den jeweiligen Endsteckern 16 angebracht, um
gekapselte Kammern zu bilden, die die jeweiligen Gehäuse der
optischen Fasern umgeben. Jedes Hülsenelement 32 weist
eine nach innen vorstehende ringförmige Lippe 34 an
seiner Rückseite
auf, die in einer Ringnut im jeweiligen Ansatz 20 abgedichtet
ist. Der vordere Endabschnitt 38 jedes Elements 32 weist
eine dicke federnde zylindrische Wand mit einer kreisförmigen Durchgangsbohrung 40 auf.
Ein äußerer zylindrischer
Schutzmantel oder Umhüllung 54 erstreckt
sich über
jedes Hülsenelement 32.
Ein Ende des Mantels 54 wird am vorderen Abschnitt 38 befestigt
und erstreckt sich rückwärts über den
dünnwandigen
Wellrohrabschnitt 36. Das gegenüberliegende Ende weist einen
ringförmigen
Rand auf, der über
eine Vertiefung in dem jeweiligen zylindrischen Ansatz 20 einrastet.
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Der
vordere Endabschnitt 38 jedes Hülsenelements 32 wird
verschiebbar in einer jeweiligen Bohrung 134 eingerastet.
Jede Bohrung 134 weist einen nach innen konisch zulaufenden
Kehlabschnitt 135 auf, der in einer ovalen Öffnung abschließt, die
gegenüberliegende
gerade Seiten aufweist, wie in der vorhergehenden Ausführungsform.
Wenn das Aktuatorelement 130 in die herausgezogene Position
von 10 vorgespannt wird, wird der konisch zulaufende Kehlabschnitt
jeder Bohrung 134 die Wand jedes vorderen Endabschnittes 38 nach
innen zusammenpressen, indem die Durchgangsbohrung 40 geschlossen
und abgedichtet wird, so daß das
vordere Ende jeder Kammer 35 gegen das Eindringen von Seewasser
oder dergleichen gekapselt wird.
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Eine
Klemmhülse 145 wird
vorzugsweise auf dem Aktuatorelement 130 bereitgestellt,
wie in der ebenfalls anhängigen
Anmeldung Nr. 08/993,730 beschrieben ist, deren Inhalt hier durch
Bezugnahme aufgenommen wurde. Die Klemmhülse ist ein im Allgemeinen
zylindrisches Ringelement mit Innenschraubengewinden 146 an
einem Ende, welche auf die entsprechenden Gewinde 148 am äußeren Ende des
Aktuatorelements 130 geschraubt werden. Eine Reihe von
mit Abstand angeordneten federnden Fingern 150 werden am
vorderen Ende der Hülse 145 bereitgestellt.
Die Bohrung 125 weist eine Stufe oder Schulter 154 auf,
die einen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser der Bohrung definiert.
Die Schulter 154 veranlaßt die Klemmhülse 145,
sich während
des Koppelns zu schließen.
Der größere Durchmesser hinter
der Schulter 154 ermöglicht,
daß sich
die Klemmhülse
beim Entkoppeln öffnet,
indem der koppelnde Steckverbinder freigegeben wird.
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Das äußere Gehäuse 122 weist
einen Tastschlitz 160 auf, der nach innen von seinem äußeren Ende
hervorragt, sowie Bohrungen 56 zum Verbinden mit der äußeren Umgebung.
Die Bohrungen (nicht gezeigt) werden ebenfalls in jedem Mantel bereitgestellt,
wie in der vorhergehenden Ausführungsform,
so daß das
Innere jedes Mantels 54 mit der äußeren Umgebung verbunden wird
und der Wellrohrabschnitt jedes Hülsenelements den Druckausgleich zwischen
Fluiddruck in jeder Kammer 35 und dem Druck außerhalb
der Kammer bereitstellen kann.
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Die
Buchseneinheit 120 ist in 9 im entkoppelten
Zustand dargestellt. Die Gegenbuchseneinheit 120 weist
ebenfalls ein starres äußeres Gehäuse 162 und
eine innere Durchgangsbohrung 164 auf. Ein radial hervorstehender
Keilstift oder Bolzen 165 greift im Schlitz 160 in
dem Steckergehäuse 122 ein,
um die ordnungsgemäße Ausrichtung
sicherzustellen, wenn die Teile miteinander befestigt werden. Eine äußere Ringnut 166,
benachbart zu dem vorderen Ende des Gehäuses 162, ist für das lösbare Einrasten
mit den Fingern 150 auf der Klemmhülse 145 ausgelegt,
wie unten detaillierter beschrieben ist.
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Ein
starrer vorderer Endstecker oder Verteiler 168 wird im
vorderen Ende der Bohrung 164 befestigt, während die
hintere Endplatte 170 über
der hinteren Stirnwand 172 der Bohrung angebracht wird.
Mehrere ausgerichtete Öffnungen 173, 174,
die in der Anzahl der Anzahl der herzustellenden optischen Verbindungen
entsprechen, werden in der hinteren Stirnwand 172 und Platte 170 bereitgestellt, und
mehrere Fassungen oder Endstecker 64 werden in den jeweiligen Öffnungen über die
Endplatte 172 befestigt, welche an der Wand 172 mit
Schrauben 175 befestigt wird, wie in 9 und 11 dargestellt
ist. Wie bei der einzelnen Steckverbinder-Buchseneinheit von 6,
weist jeder Endstecker 64 der Buchseneinheit 120 eine
Durchgangsbohrung 70 auf. Ein rohrförmiges Gehäuse 72 erstreckt sich durch
jede Bohrung 70 und nach vorn zu dem vorderen Ende des
Gehäuses 162.
Die optischen Fasern 74 erstrecken sich durch jedes der
Gehäuse 72 und schließen jeweils
an der Justierhülse
oder Sonde 75 ab. Eine Kontaktjustierhülse 76 ragt nach vorn
aus der Sonde 75 heraus, um die Gegenhülse oder Sonde 27 aufzunehmen,
wenn die Einheiten miteinander gekoppelt werden.
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Wie
in der vorhergehenden Ausführungsform
bildet ein flexibles Balg- oder Hülsenelement 82 eine
Kammer 84, die das vordere Ende des optischen Schafts und
die Hülse
einschließt.
Das hintere Endes jedes Balgs wird am Basiselement 85 befestigt,
welches verschiebbar über
das jeweilige Gehäuse
oder Schaft 72 angebracht wird, und das Element 85 wird
nach vorn in die herausgezogene Position von 9 über die
Feder 90 vorgespannt.
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Der
Endstecker oder Verteiler 168 weist mehrere Durchgangsbohrungen 180 auf,
die jeweils mit einem jeweiligen der optischen Schäfte 72 in
einer Linie ausgerichtet werden und jeweils einen nach innen konisch
zulaufenden Kehlabschnitt 182 aufweisen, der der vorderen
Stirnwand 184 benachbart ist, welche in einer ovalen Öffnung 185 abschließt, wie
in 12 dargestellt ist. Wie in der vorhergehenden Ausführungsform
pressen die nach innen konisch zulaufenden Seiten des Kehlabschnittes 182 den
vorderen Endabschnitt 95 jedes Hülsenelements nach innen zusammen,
schließen
die Durchgangsbohrung 96 ab und bilden einen geradlinigen
oder schlitzförmigen
gekapselten Verschluß 100.
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Die
Stecker- und Buchseneinheit 122, 120 sind in einem
getrennten, entkoppelten Zustand in 9 und 10 gezeigt.
In diesem Zustand wird jede Kammer 35, 84, die
optische Kontakte enthält, gekapselt
und der vordere Endabschnitt 38, 95 jeder Kammer
wird durch die nach innen konisch zulaufenden Kehlabschnitte 135, 182 der
jeweiligen Aktuator- oder Steckerelemente 130, 168 zugequetscht.
Obwohl die ovalen Öffnungen
der Kehlabschnitte 182 wie im Allgemeinen parallel zueinander
verlaufend in 12 dargestellt sind, können sie
alternativ als Tangenten zu einem gedachten Kreis oder einem anderen
Muster orientiert sein, und man wird verstehen, daß die Orientierung
der Stecker- und Buchseneinheit zusammenpassen wird.
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Wenn
die Einheiten 120, 122 zusammengebracht werden,
wird das vordere Ende des Buchsengehäuses 162 in das vordere
Ende der Bohrung 125 eintreten. Die vergrößerten Abschnitte 151 an
den Enden der Finger 150 der Klemmhülse 145 werden in die
Ringnut 166 einrasten, wie in 14 gezeigt
ist, um lösbar
die Stecker- und Buchseneinheit miteinander mit den vorderen Endflächen der
Aktuator- oder Steckerelemente 130, 168 in direktem
Eingriff und den flachen vorderen Stirnwänden 109, 110 der
vorderen Endabschnitte jedes Balgs ebenfalls in direktem Eingriff
zu befestigen. Der direkte Eingriff zwischen den federnden Stirnwänden wird
eine Dichtung bilden.
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Die
weitere Bewegung des Gehäuses 162 nach
innen wird bewirken, daß der
feststehende Aktuator oder Verteiler das Aktuatorelement 130 nach innen
schiebt, indem die Feder 132 zusammendrückt wird. Zur selben Zeit wird
der vordere Endabschnitt 38 jedes feststehenden Wellrohres 36 gegen
den gegenüberliegenden
vorderen Endabschnitt 95 des in einer Linie ausgerichteten
Balgs oder Hülse 82 schieben
und bewirken, daß jedes
Basiselement 85 und Balg nach innen als eine Einheit geschoben
wird, indem die Feder 90 zusammendrückt wird. Folglich werden die
vorderen Endabschnitte 38 und 95 jedes der ausgerichteten
Bälge vollständig durch
die jeweiligen Kehlabschnitte 135 und 182 in einen
Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser
der jeweiligen Durchgangsbohrung 180 geschoben, indem die
Bohrungen oder Löcher 40, 96 gezwungen
werden, sich in den kreisförmigen
Zustand auszudehnen, wie in 13 gezeigt
ist.
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Zur
selben Zeit werden die koppelnden vorderen Endabschnitte jedes der
Bälge ebenfalls rückwärts über die
rohrförmige
Verlängerung 78 des
optischen Schafts 72 geschoben und die Justierhülse 76 wird über die
Hülse 27 einrasten,
jedes Paar der in einer Linie ausgerichteten optischen Hülsen 27, 75 in direkten
Eingriff bringen, wie in 13 dargestellt
ist. Die Vorspannfeder 28, die auf jedem optischen Schaft
oder Gehäuse 24 wirkt,
wird den guten direkten Kontakt zwischen den Endflächen der
Hülsen
sicherstellen. Zu jeder Zeit werden die zwei optischen Kammern 35, 84 vollständig von
der äußeren Umgebung
durch den direkten Eingriff zwischen den federnden Endflächen der
Abschnitte 38 und 95 gekapselt und isoliert. Wenn
die Stecker- und Buchseneinheit getrennt werden, ist der Vorgang
umgekehrt, mit der Feder 132, die den Aktuatorring 130 nach
außen vorspannt,
wenn das Gehäuse 162 zurückgezogen wird,
bis jeder Kehlabschnitt 135 über den Endabschnitt 38 der
jeweiligen Kammer 35 einrastet und die Durchgangsbohrung
oder Loch 40 zuquetscht. Zur selben Zeit wird jedes Basiselement 85 nach
außen
durch die Feder 90 geschoben, wenn der Endabschnitt 95 weg
von dem Endabschnitt 38 der Kammer 35 zurückgezogen
wird, bis die jeweiligen Endabschnitte der Kammer wieder mit dem
Kehlabschnitt 182 der jeweiligen Durchgangsbohrung 180 einrasten,
welcher jede Durchgangsbohrung 96 in den geschlossenen
und gekapselten Zustand zusammenpreßt. Die Endflächen 109, 110 werden
in den direkten Dichtungseingriff vorgespannt, bis die Endabschnitte
in die jeweiligen Kehlabschnitte einrasten und gekapselt werden,
indem sichergestellt wird, daß die
optischen Kammern zu jeder Zeit abgedichtet werden. Die Klemmhülse 130,
die in die Nut 166 einrastet, stellt sicher, daß die Endflächen in dichtendem
Eingriff gehalten werden, bis alle Kammern gekapselt sind, da sich
die Finger 150 nicht aus der Nut herausbewegen können, bis
der vordere Abschnitt des Gehäuses 162 hinter
die Stufe 154 in der Bohrung 125 der Steckereinheit
zurückgezogen
wurde. An diesem Punkt befinden sich die Finger 150 in dem
vergrößerten vorderen
Endabschnitt der Bohrung und können
aus der Verriegelungsnut ausrasten. Diese Lage entspricht ebenfalls
dem Punkt, in dem die optischen Kammern durch die Kehlabschnitte 135, 182 geschlossen
abgedichtet werden, die einrasten und die Endabschnitte der Kammer
zuquetschen.
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15 und 16 stellt
eine Steckereinheit 200 eines alternativen Unterwasser-Mehrfachsteckverbinders
dar, in welchem zwei oder mehr Leitungen innerhalb einer einzelnen
Hülse 202 gruppiert
sind, und nicht eine separate Hülse
für jede
Leitung bereitgestellt wird, wie in 9 bis 14.
Man wird verstehen, daß die
Gegenbuchseneinheit (nicht gezeigt) eine gleiche Anzahl von Leitungen
aufweisen wird, die in einer einzelnen Hülse auf gleiche Weise gruppiert
sind. Die Steckereinheit ist im Übrigen
identisch mit der Einheit der vorhergehenden Ausführungsformen
und gleiche Bezugszeichennummern wurden entsprechend für gleiche
Teile verwendet.
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In
dieser Ausführungsform
weist jede Hülse 202 einen
federnden dichtenden Endabschnitt 204 von erhöhter Dicke
und im Allgemeinen ovaler und nicht zylindrischer Anordnung auf.
Der Rest 205 der Hülse
ist von dünnwandiger
wellrohrförmiger
Anordnung, wie in den vorhergehenden Ausführungsformen, aber ist ebenfalls
im Allgemeinen von ovaler Anordnung und Abmessungen, die ausreichend
sind, um die gewünschte
Anzahl der nebeneinander angeordneten Leitungen unterzubringen.
Der Endabschnitt 204 weist eine im Allgemeinen ovale Durchgangsbohrung
oder Öffnung 206 auf.
Der offene Zustand der Öffnung 206 ist
in der punktierten Umrißlinie
in 15 dargestellt.
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Die
Steckereinheit 200 weist einen einzelnen Endstecker 16 auf,
der mehrere Durchgangsbohrungen 28 aufweist, durch welche
die jeweiligen rohrförmigen
Gehäuse 24 in
die Kammer 34 innerhalb der Hülse 202 hervorstehen.
Die optischen Fasern 26 erstrecken sich durch jedes der
Gehäuse 24 und schließen an der
Justierhülse
oder Sonde 27 ab. Ein zylindrischer Aktuator oder Steckerelement 130 ist verschiebbar
in der Bohrung 125 der Steckereinheit angebracht und wird
verschiebbar durch die Feder 132 in die vollständig herausgezogene
Position vorgespannt, die in 16 dargestellt
ist. Im Gegensatz zu der vorhergehenden Ausführungsform weist das Steckerelement 130 nur
eine einzelne Durchgangsbohrung 208 auf, welche einen inneren
oder hinteren Endabschnitt 210 von im Allgemeinen ovalem
Querschnitt und einen allmählich
konisch zulaufenden Abschnitt, der sich vom hinteren Abschnitt 210 bis
zur vorderen ovalen Endöffnung 212 erstreckt,
aufweist. Wenn die Steckereinheit nicht mit der entsprechenden Buchseneinheit
gekoppelt ist, rastet der Endabschnitt 204 in dem konisch
zulaufenden Kehlabschnitt des Endsteckerelements 130 ein,
welcher die gegenüberliegenden
Abschnitte des ovalen Endabschnittes 204 nach innen zusammenpreßt, um die Öffnung in
den abgedichteten schlitzförmigen
Zustand 214 zu pressen, der am besten in 15 dargestellt
ist.
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Wenn
die Stecker- und die Buchseneinheit miteinander gekoppelt werden,
auf eine gleiche wie die in 13 dargestellte
Weise, wird das Steckerelement oder Aktuator 130 nach innen
gepreßt
und der dichtende Endabschnitt 204 der Hülse 202 wird
zusammen mit dem entsprechenden Endabschnitt der Buchsenhülse durch
die Aktuatorkehle und in einen ovalen Abschnitt des entsprechenden
Aktuators in der Buchseneinheit gepreßt, welche von gleicher Form
und Abmessungen wie der hintere Abschnitt 210 des Aktuators 130 (siehe 15)
ist. Die längere Abmessung
dieses ovalen Abschnittes wird kleiner als die längste Abmessung der zusammengedrückten Endabschnitte
der zwei Stirndichtungsabschnitte der Hülsen sein, so daß die zusammengedrückten Abschnitte
nach innen gepreßt
werden, die Öffnungen
zwingen, sich in den ovalen offenen Zustand 206 zu öffnen, und
ermöglichen,
daß die
Buchsenhülsen durch
diese Öffnungen
in einer ähnlichen
wie der in 13 dargestellten Weise hindurchgehen.
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15 und 16 stellt
einen zweipoligen Steckverbinder dar. Zusätzliche Leitungen können ohne
weiteres einfach durch Verlängern
der Steckverbinderbreite untergebracht werden.
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Sowohl
die Einfachstromkreis-, als auch die Mehrfachstromkreissteckverbinder
stellen eine viel einfachere Dichtungsanordnung als die Dichtungsanordnungen
der Steckverbindereinheit des Standes der Technik bereit. Die gleiche
Technik kann zum Dichten elektrischer Einfach- oder Mehrfachsteckverbinder
oder hybrider Steckverbinder verwendet werden. Sie erfordert kein
Hineinragen in die Endöffnungen
der Kammer, um diese abzudichten, weder rotierende Dichtelemente,
noch externe Aktuatoren, um die Dichtelemente zu betätigen. Alles,
was erforderlich ist, ist ein geeigneter Mechanismus zum Öffnen und
Schließen
der Endflächen
der Kammer. Die federnden Endabschnitte jeder optischen Kammer werden
einfach zugequetscht, wenn die Einheiten entkoppelt werden, und
gezwungen, sich zu öffnen, wenn
die Einheiten gekoppelt werden. Der Aktuator zum Zuquetschen jeder
Kammerendfläche
in der dargestellten Ausführungsform
ist eine konisch zulaufende ovale Profilkehle und die Endflächen sind
so ausgelegt, um sich durch die Kehlen und von den Kehlen weg zu
bewegen, wenn die Einheiten miteinander gekoppelt werden, während sie
in dichtendem direktem Eingriff gehalten werden, wenn sich ihre
Löcher öffnen, um
zu ermöglichen,
daß der
optische Kontakt oder Kontakte hindurchgehen. Folglich wird die
primäre
Dichtung durch dichtes Zusammenzwängen der Endflächen der
Dichtungsabschnitte am Ende bereitgestellt und nicht durch die Dichtelemente, die
gegen einen Eindringkörper
abdichten.
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Obwohl
einige bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung oben nur beispielhaft beschrieben wurden, wird der
Fachmann verstehen, daß Modifikationen
an den offenbarten Ausführungsformen
vorgenommen werden können,
ohne vom Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen, welcher durch die
beigefügten
Ansprüche
definiert wird.