CN108825857B - 能指示状态的阀杆单元以及电磁阀 - Google Patents

Abstract

能指示状态的阀杆单元，包括：阀杆；指示阀芯组件，具有第一驱动齿套、指示阀芯、第一定位齿套以及弹性件，第一驱动齿套内壁设置有M个第一上下驱动齿，指示阀芯活动地套装在第一驱动齿套内，外壁设置有M/2个第一旋转驱动齿，上端设置有指示杆，第一定位齿套套装在指示阀芯外而固定安装在第一安装空腔中，壁上开设有M/2个容纳旋转驱动齿运动的第一透壁缺口，相邻的两个第一透壁缺口之间的壁的的上端设置有两个用于和第一旋转驱动齿接触的第一倾斜面，两个相邻的第一倾斜面连续设置而呈锯齿形，在两个第一倾斜面对应的壁之间的外侧上设置有M/2个用于容纳第一上下驱动齿上下运动的直线状的第一凹槽，弹性件设置在第一安装空腔的底壁和指示阀芯之间。

Description

能指示状态的阀杆单元以及电磁阀

技术领域

本发明涉及一种电磁阀，以及用于电磁阀的阀杆单元。

背景技术

电磁阀在当今工业和生活中被广泛应用于流体控制，实现管路中流体的快速切断和流通。工业中主要应用场所为液压和气动领域，化工领域亦有涉及，生活中电磁阀主要用于天然气和水流通管道的应急开启或关闭。

电磁阀的工作原理为：电磁阀通电时，在电磁吸力作用下，衔铁运动，电磁阀打开，持续供电时，阀门维持打开状态；电磁阀断电时，电磁吸力消失，衔铁在弹簧力和管路中介质压力作用下运动，切断流体通道，电磁阀关闭。

在电磁阀应用领域中，按工作状态可分为常开式电磁阀和常闭式电磁阀；按工作时间可分为长时间通电、短时间通电和脉冲通电；按原理可分为直动式电磁阀和先导式电磁阀；按自锁形式可分为自锁式和非自锁式，自锁方式分为机械自锁、气动自锁或永磁自锁，自锁式电磁阀主要适用于电磁阀需要长时间工作的情况。

现有非自锁电磁阀在长时间工作情况下，主要缺点如下：

第一，电磁线圈温度高，人触碰容易引起烫伤；

第二，随着温度的升高，铁心与电磁线圈的吸力减弱，影响电磁阀性能；

第三，增加耗电量，且缩短电磁阀使用寿命；

电磁阀不能同时实现常开或者常闭功能，即常闭电磁阀需要在电磁线圈持续通电状态下才能处于开启状态，常开电磁阀需要在电磁线圈持续通电情况下才能处于关闭状态。

为了解决非自锁电磁阀的以上缺点，开发了自锁电磁阀。然而现有自锁电磁阀主要缺点如下：

第一，气动式自锁电磁阀结构设计复杂；

第二，永磁自锁式电磁阀在电磁线圈断电后，依赖永磁体磁力使衔铁保持所处状态，但随着使用时间的加长或者使用场所周围存在磁场，永磁体磁力会慢慢下降或者受到外界磁场干扰，使得自锁变得不可靠。

现有机械自锁电磁阀应用较少，市场还未见到比较成熟的产品，已公开的的中国专利“棘轮自锁式电磁阀”(申请号201711251530.3，申请日2017.12.01)，其公开了一种机械自锁式电磁阀，经发明人分析其存在以下缺点：

第一，其阀芯包括主阀芯和副阀芯，为了可靠的切断流体的流动，需要分别对主阀芯和副阀芯进行密封即两级密封才能实现流体的完全切断，因而结构复杂；

第二，其阀体设计了背压腔进气通道、背压腔排气通道等相对复杂的气路系统，结构复杂，加长了电磁阀响应时间，且使得零件的加工难度大；

第三，电磁阀无开启或关闭状态指示，即无法依靠电磁阀本身判定电磁阀是在开启或者关闭状态，现场操作人员无法判断该电磁阀的通断状态，在实际应用中有较大的局限性。

发明内容

本发明是为了解决上述现有的自锁电磁阀无法指示通断状态的问题而提出的，目的在于提供一种能指示状态的阀杆单元以及电磁阀。

发明人受自动圆珠笔结构的启发，将自动圆珠笔的笔头通过按压来伸缩的结构和电磁阀结合并加以改造，使得发明的电磁阀具备机械自锁的功能，并且在开启和关闭状态无需通电即可维持电磁阀的开启或关闭状态。当需要改变本发明的电磁阀开关状态时，只需要给电磁阀一个脉冲即可实现电磁阀的开启或关闭状态的切换，因此，本发明的电磁阀可实现常开或常闭两种状态，即兼具常开电磁阀和常闭电磁阀的功能。

本发明提供了一种能指示状态的阀杆单元，用于安装在阀座上来控制所述阀座的进口和出口之间的介质通路的导通和截止，其特征在于，包括：

阀杆，设置在阀座的安装口上，用于安装电磁线圈，上端设置有第一安装空腔；

指示阀芯组件，安装在所述阀杆的上端的第一安装空腔内，具有第一驱动齿套、指示阀芯、第一定位齿套以及弹性件，

其中，所述第一驱动齿套的材质为可被磁吸的材质，安装在所述第一安装空腔内，内壁设置有M个第一上下驱动齿，M为大于或等于4的偶数，

所述指示阀芯，活动地套装在所述第一驱动齿套内，外壁设置有M/2个与所述上下驱动齿相配合的第一旋转驱动齿，上端设置有指示杆，

所述第一定位齿套，套装在所述指示阀芯外而固定安装在所述第一安装空腔中，壁上开设有M/2个容纳所述旋转驱动齿运动的第一透壁缺口，

相邻的两个所述第一透壁缺口之间的壁的的上端设置有两个用于和所述第一旋转驱动齿接触的第一倾斜面，两个相邻的所述第一倾斜面连续设置而呈锯齿形，

在两个所述第一倾斜面对应的壁之间的外侧上设置有M/2个用于容纳所述第一上下驱动齿上下运动的直线状的第一凹槽，

所述弹性件被设置在所述第一安装空腔的底壁和所述指示阀芯之间，

使用时，所述指示阀芯套装在所述第一定位齿套内，M/2个所述第一旋转驱动齿对应进入M/2个所述第一透壁缺口中，

所述第一驱动齿套套设在所述第一定位齿套外，其具有的M个所述第一上下驱动齿分别对应进入所述第一定位齿套上设置的M/2个所述第一透壁缺口和M/2个第一凹槽中，

在所述第一定位齿套的同一个所述透壁缺口的所述上下驱动齿位于所述旋转驱动齿的上方。

本发明所提供的能指示状态的阀杆单元，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，所述第一定位齿套的上端的外壁设置有周向的凸缘，该凸缘与所述安装空腔的内壁接触来实现固定安装，

所述第一驱动齿套位于所述第一安装空腔的底壁和所述定位齿套的凸缘之间而在所述电磁线圈产生的电磁场的作用下上下运动。

本发明所提供的能指示状态的阀杆单元，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，所述指示阀芯组件还具有固定帽套，呈T字形，具有供所述指示杆伸缩的孔，用于安装在所述第一安装空腔中。

本发明所提供的能指示状态的阀杆单元，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，所述固定帽套和所述第一定位齿套的凸缘一体成型连接为一体。

本发明所提供的能指示状态的阀杆单元，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，所述指示阀芯的下端设置有固定槽，该固定槽用于容纳固定所述弹性件。

本发明所提供的能指示状态的阀杆单元，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，所述指示阀芯、所述第一定位齿套为不被磁吸的材质。

本发明所提供的能指示状态的阀杆单元，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，所述第一倾斜面为直线状的倾斜面，

所述第一上下驱动齿具有等腰三角形形状的尖端，该等腰三角形的顶角为(180-360/M)度，对应的所述第一定位齿套上的所述第一倾斜面与竖直方向的夹角为(360/M)度，所述第一旋转驱动齿与所述第一定位齿套上的所述第一倾斜面相接触的接触面与竖直方向的夹角为(90-360/M)度。

本发明所提供的能指示状态的阀杆单元，还可以具有这样的特征，其特征在于还包括：密封阀芯组件，

其中，所述阀杆的下端设置有第二安装空腔，用于安装所述密封阀芯组件，

所述密封阀芯组件具有第二驱动齿套、密封阀芯、第二定位齿套以及弹性件，

所述第二驱动齿套的材质为可被磁吸的材质，安装在所述第二安装空腔内，内壁设置有M个第二上下驱动齿，M为大于或等于4的偶数，

所述密封阀芯，活动地套装在所述第二驱动齿套内，外壁设置有M/2个与所述第二上下驱动齿相配合的第二旋转驱动齿，下端设置有与所述介质通路上设置的闸口相匹配来进行密封的密封面，

所述第二定位齿套，套装在所述密封阀芯外而固定安装在所述第二安装空腔中，壁上开设有M/2个容纳所述第二旋转驱动齿运动的第二透壁缺口，

相邻的两个所述第二透壁缺口之间的壁的的上端设置有两个用于和所述第二旋转驱动齿接触的第二倾斜面，两个相邻的所述第二倾斜面连续设置而呈锯齿形，

在两个所述第二倾斜面对应的壁之间的外侧上设置有M/2个用于容纳所述第二上下驱动齿上下运动的直线状的第二凹槽，

所述弹性件被设置在所述安装空腔的顶壁和所述密封阀芯之间，

使用时，所述密封阀芯套装在所述第二定位齿套内，M/2个所述第二旋转驱动齿对应进入M/2个所述第二透壁缺口中，

所述第二驱动齿套套设在所述第二定位齿套外，其具有的M个第二上下驱动齿分别对应进入所述第二定位齿套上设置的M/2个所述第二透壁缺口和M/2个第二凹槽中，

在所述第二定位齿套的同一个所述第二透壁缺口的所述第二上下驱动齿位于所述第二旋转驱动齿的下方。

本发明所提供的能指示状态的阀杆单元，还可以具有这样的特征，其特征在于：

其中，在所述密封阀芯上设置有孔道，所述孔道的进口位于所述介质通路上，而所述孔道的出口连通所述第二安装空腔；

所述密封阀芯的下端设置有软质材料制作的密封垫，该密封垫嵌入所述密封阀芯的下端，所述密封垫的表面即为密封面；

所述密封阀芯的上端具有周向的凸缘，所述第二定位齿套的上端与所述密封阀芯的凸缘相平齐，所述第二定位齿套的下端的外壁设置有周向的凸缘，该凸缘与所述第二安装空腔的内壁接触来实现固定安装，所述第二驱动齿套位于所述第二安装空腔的顶壁和所述第二定位齿套的凸缘之间而在所述电磁线圈产生的电磁场的作用下上下运动。

本发明还提供一种自锁定电磁阀，具有电磁线圈，其特征在于，包括：

阀座，具有进口、出口和设置在连通所述进口和所述出口的介质通路上的闸口以及安装口；以及阀杆单元，安装在所述安装口上，

其中，所述阀杆单元为上述的能指示状态的阀杆单元。

发明的作用和效果：

根据本发明所涉及的能指示状态的阀杆单元以及电磁阀，因为在阀杆上设置有指示阀芯组件，当电磁线圈通电产生电磁力驱动密封阀芯上下运动来导通或截止阀座的介质通路时，对应的指示阀芯组件的第一驱动齿套也能在磁场的作用下同步运动从而驱动指示阀芯上的指示杆上下伸缩，现场工作人员只需要根据指示杆的伸缩状态就可以快速、准确的判定该电磁阀的导通和截止状态。

附图说明

图1为本发明的实施例中的电磁阀的结构示意图；

图2为本发明的实施例中的能指示状态的阀杆单元的结构示意图；

图3为本发明的实施例中的指示阀芯组件安装在第一安装空腔的结构示意图；

图4为本发明的实施例中的指示阀芯组件的结构分解示意图；

图5本发明的实施例中的第一驱动齿套的结构示意图，其中，a为正向透视图，b为a图的A-A向剖视图，c为俯视图，d为驱动齿的放大视图；

图6本发明的实施例中的指示阀芯的结构示意图，其中，a为正向透视图，b为a图的A-A向剖视图，c为俯视图，d为立体图；

图7本发明的实施例中的第一定位齿套和固定帽套的结构示意图，其中，a为正向透视图，b为a图的A-A向剖视图，c为俯视图，d为立体图；

图8为本发明的实施例中的密封阀芯组件安装在第二安装空腔的结构示意图；

图9为本发明的实施例中的密封阀芯组件的结构分解示意图；

图10本发明的实施例中的第二驱动齿套的结构示意图，其中，a为俯视图，b为驱动齿放大视图，c为正向透视图，d为c图的A-A向剖视图；

图11本发明的实施例中的密封阀芯的结构示意图；

图12本发明的实施例中的第二定位齿套的结构示意图，其中，a为正向透视图，b为a图的A-A向剖视图，c为俯视图，d为立体图；

图13为本发明的实施例中的指示阀芯进行状态指示的转换原理图，其中只显示了第一驱动齿套的第一上下驱动齿；

图14是开启和关闭状态的电磁阀示意图，a为关闭状态即0位的电磁阀透视图，b为开启状态即1位的电磁阀透视图；以及

图15为本发明的实施例中的密封阀芯在密封和开启的转换原理图，其中只显示了第二驱动齿套的第二上下驱动齿。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的能指示状态的阀杆单元以及电磁阀的结构、组成以及使用方法和工作原理作具体阐述。

图1为本发明的实施例中的电磁阀的结构示意图。

如图1所示，本实施例提供的电磁阀100包括阀座10、能指示状态的阀杆单元20以及设置在阀杆单元20外的电磁线圈30。

阀座10，具有进口11、出口12和设置在连通所述进口11和所述出口12的介质通路上的闸口13以及螺纹安装口14。

图2为本发明的实施例中的能指示状态的阀杆单元的结构示意图。

如图2所示，能指示状态的阀杆单元20包括阀杆21、指示阀芯组件22、密封阀芯组件23以及密封圈24。

阀杆21，设置在阀座10的安装口14上，呈圆柱状，下端设置有螺纹拧合安装在螺纹安装口14中，并通过密封圈24进行密封防漏。在阀杆21的上端和下端分别设置有圆柱状的孔洞，上端的孔洞作为第一安装空腔211，下端的孔洞作为第二安装空腔212。

图3为本发明的实施例中的指示阀芯组件安装在第一安装空腔的结构示意图。

图4为本发明的实施例中的指示阀芯组件的结构分解示意图。

指示阀芯组件22，安装在所述阀杆的上端的第一安装空腔211内，具有第一驱动齿套221、指示阀芯222、第一定位齿套223、固定帽套224以及弹性件225。

图5本发明的实施例中的第一驱动齿套的结构示意图。

所述第一驱动齿套221的材质为可被磁吸的材质，这些材质可以为碳素钢或是生铁。第一驱动齿套221被安装在所述第一安装空腔211内，其呈原筒状，与第一安装空腔211的内壁之间具有空隙。

如图4、5所示，在内壁上设置有M个第一上下驱动齿221a，M为大于或等于4的偶数，本实施例中为6个，圆周均匀设置在筒壁的等高位置。如图5中的放大图所示，所述第一上下驱动齿221a具有等腰三角形形状的尖端，该等腰三角形的顶角为120度。

图6本发明的实施例中的指示阀芯的结构示意图。

所述指示阀芯222，如图3所示，活动地套装在所述第一驱动齿套221内。指示阀芯222的外壁设置有M/2个与所述第一上下驱动齿221a相配合的第一旋转驱动齿222a，上端设置有比主体外径小的圆柱形指示杆222b，下端设置有用于安装所述弹性件225的固定槽222c，在指示阀芯222的下端的周边设置有凸缘。

如图6所示，本实施例中第一旋转驱动齿222a的数目有3个，如图6的正视图a所示，第一旋转驱动齿222a呈直角梯形形状，其向上的尖端的夹角为60度。

图7本发明的实施例中的第一定位齿套和固定帽套的结构示意图。

第一定位齿套223，如图3、4所示，呈圆筒形地套装在所述指示阀芯222外而固定安装在所述第一安装空腔211中，壁上开设有M/2个容纳所述第一旋转驱动齿222a运动的第一透壁缺口223a，本实施中为3个，分别沿圆周均匀布置，缺口呈直线状。

所述第一定位齿套223的上端的外壁设置有周向的凸缘，该凸缘与所述第一安装空腔211的内壁接触来实现固定安装(通过过盈配合来胀接)。

相邻的两个所述第一透壁缺口223a之间的壁的的上端设置有两个用于和所述第一旋转驱动齿222a接触的第一倾斜面223b，两个相邻的所述第一倾斜面连续设置而呈锯齿形，如图7所示，所述第一倾斜面可以为弧线型或直线状的倾斜面，本实施例中使用的是直线状的倾斜面。

在两个所述第一倾斜面223b对应的壁之间的外侧上设置有M/2个用于容纳所述第一上下驱动齿上下运动的直线状的第一凹槽223c，本实施例中为3个，分别沿圆周均匀布置。

固定帽套224，位截面呈T字形的阶梯圆台，具有供所述指示杆222b伸缩通过的孔，用于安装在所述第一安装空腔211中来阻挡指示阀芯222被弹性件225弹出。

如图7所示，在本实施例中，所述固定帽套224和所述第一定位齿套223的凸缘一体成型连接为一体。

弹性件225被设置在所述第一安装空腔211的底壁的和所述指示阀芯之间。在本实施例中，弹性件可以使弹簧或是弹性片。本实施例使用弹簧，该弹簧的一端被安装在固定槽222c中，另一端直接和第一安装空腔211的底壁接触，作为一种优选，本实施例中，在和第一安装空腔211的底壁接触的部位设置有圆环槽，用于固定该弹簧的另一端。

使用时，如图2、3、4所示，

所述指示阀芯222套装在所述第一定位齿套223内，M/2(本实施例为3)个所述第一旋转驱动齿222a对应进入M/2(本实施例为3)个所述第一透壁缺口223a中，

所述第一驱动齿套221套设在所述第一定位齿套223外，其具有的M(本实施例为6)个所述第一上下驱动齿221a分别对应进入所述第一定位齿套223上设置的M/2(本实施例为3)个所述第一透壁缺223b口和M/2(本实施例为3)个第一凹槽223c中。

如图4所示，在所述第一定位齿套223的同一个所述透壁缺口223a的所述第一上下驱动齿221a位于所述第一旋转驱动齿222a的上方。如图3所示，所述第一驱动齿套221位于所述第一安装空腔211的底壁和所述第一定位齿套223的凸缘之间而在所述电磁线圈30产生的电磁场的作用下上下运动。

作为一种优选，所述指示阀芯222、所述第一定位齿套223为不被磁吸的材质，这样在电磁线圈30通电时，就只有第一驱动齿套221向下运动，不会冲突干涉。

上述实施例中，第一上下驱动齿221a的数目是6个，也可以相应的设计为4、8、10、12等大于或等于4的偶数，只是对应的需要改变其他部件的形状和参数：所述第一上下驱动齿221a具有等腰三角形形状的尖端，该等腰三角形的顶角需要满足(180-360/M)度，对应的所述第一定位齿套223上的所述第一倾斜面223b与竖直方向的夹角需要满足(360/M)度，所述第一旋转驱动齿222a与所述第一定位齿套223上的所述第一倾斜面223b相接触的接触面与竖直方向的夹角需要满足(360/M)度。

图8为本发明的实施例中的密封阀芯组件安装在第二安装空腔的结构示意图。

图9为本发明的实施例中的密封阀芯组件的结构分解示意图。

密封阀芯组件23，安装在所述阀杆的上端的第二安装空腔212内，具有具有第二驱动齿套231、密封阀芯2、第二定位齿套233以及弹性件234。

图10本发明的实施例中的第二驱动齿套的结构示意图。

所述第二驱动齿套231的材质为可被磁吸的材质，这些材质可以为碳素钢或是生铁。第二驱动齿套231被安装在所述第二安装空腔212内，其呈原筒状，与第二安装空腔212的内壁之间具有空隙。

如图9、10所示，在内壁上设置有M个第二上下驱动齿231a，M为大于或等于4的偶数，本实施例中为6个，圆周均匀设置在筒壁的等高位置。如图10中的放大图b所示，所述第一上下驱动齿231a具有等腰三角形形状的尖端，该等腰三角形的顶角为120度，尖端朝上设置。

图11本发明的实施例中的密封阀芯的结构示意图。

所述密封阀芯232，如图8所示，活动地套装在所述第二驱动齿套231内。密封阀芯232的外壁设置有M/2个与所述第二上下驱动齿231a相配合的第二旋转驱动齿232a，上端设置有用于安装所述弹性件234的固定槽232b，在密封阀芯232的上端的周边设置有凸缘。下端设置有软质材料制作的密封垫232c，该密封垫嵌入所述密封阀芯的下端的凹陷中固定，所述密封垫的表面即为密封面。

如图11所示，在所述密封阀芯232上设置有孔道232d，所述孔道的进口232e位于所述介质通路上(如图1所示)，而所述孔道的出口232f连通所述第二安装空腔212中，如图11中的b图所示的剖面图可知，孔道232d呈L形，通过竖直方向的孔和水平方向的孔交叉连通构成。

如图11所示，本实施例中第二旋转驱动齿232a的数目有3个，如图6的正视图a所示，第二旋转驱动齿232a呈直角梯形形状，其向下的尖端的夹角为60度。

图12本发明的实施例中的第二定位齿套的结构示意图。

第二定位齿套233，如图8、9所示，呈圆筒形地套装在所述密封阀芯232外而固定安装在所述第二安装空腔212中，壁上开设有M/2个容纳所述第二旋转驱动齿232a运动的第二透壁缺口233a，本实施中为3个，分别沿圆周均匀布置，缺口呈直线状。

所述第二定位齿套233的下端的外壁设置有周向的凸缘，该凸缘与所述第二安装空腔212的内壁接触来实现固定安装(通过过盈配合来胀接)。

相邻的两个所述第二透壁缺口233a之间的壁的的上端设置有两个用于和所述第二旋转驱动齿232a接触的第二倾斜面233b，两个相邻的所述第二倾斜面连续设置而呈锯齿形，如图12(d)所示，所述第二倾斜面可以为弧线型或直线状的倾斜面，本实施例中使用的是直线状的倾斜面。

在两个所述第二倾斜面233b对应的壁之间的外侧上设置有M/2个用于容纳所述第二上下驱动齿231a上下运动的直线状的第二凹槽233c，本实施例中为3个，分别沿圆周均匀布置。

弹性件234被设置在所述第二安装空腔212的顶壁的和所述密封阀芯232之间。在本实施例中，弹性件可以使弹簧或是弹性片。本实施例使用弹簧，该弹簧的一端被安装在固定槽232c中，另一端直接和第二安装空腔212的顶壁接触，作为一种优选，本实施例中，在和第二安装空腔212的顶壁接触的部位设置有圆环槽，用于固定该弹簧的另一端。

使用时，如图2、8、9所示，

所述密封阀芯232套装在所述第二定位齿套233内，M/2(本实施例为3)个所述第二旋转驱动齿232a对应进入M/2(本实施例为3)个所述第二透壁缺口233a中，

所述第二驱动齿套231套设在所述第二定位齿套233外，其具有的M个(本实施例为6)第二上下驱动齿231a分别对应进入所述第二定位齿套233上设置的M/2(本实施例为3)个所述第二透壁缺口233b和M/2(本实施例为3)个第二凹槽233c中，

如图9所示，在所述第二定位齿套233的同一个所述第二透壁缺口233a的所述第二上下驱动齿231a位于所述第二旋转驱动齿232a的下方。如图8所示，所述第二驱动齿套231位于所述第二安装空腔212的顶壁和所述第二定位齿套233的凸缘之间而在所述电磁线圈30产生的电磁场的作用下上下运动。

以下结合附图讲解本实施例的状态指示阀芯的切换原理。

以下结合附图讲解本实施例的状态指示阀芯的切换原理。

图13为本发明的实施例中的指示阀芯进行状态指示的转换原理图，其中只显示了第一驱动齿套的第一上下驱动齿。

图14是开启和关闭状态的电磁阀示意图。

开启状态的1位开始进行分析，此时电磁线圈通电，对应的第一驱动齿套在磁场作用下受力带动第一上下驱动齿221a向下运动，由于此时第一上下驱动齿221a位于所述第一凹槽223c中，所以第一上下驱动齿221a会沿着所述第一凹槽223c向下滑动，直至进入下一个状态。

关闭临界状态，第一上下驱动齿221a继续在电磁场作用下沿着所述第一凹槽223c向下滑动直至接触到第一旋转驱动齿222a，由于第一定位齿套是固定不能转动的，此时借助第一上下驱动齿221a与第一旋转驱动齿222a接触时的作用(向上的作用力)，第一旋转驱动齿222a借助弹簧和第一倾斜面的共同作用会越过左边的锯齿定点而朝向图中的左边旋转。

转换状态，在指示阀芯222朝向图示的左边旋转过程中，会沿着第一倾斜面223b向左旋转滑动直至进入两个相邻的第一倾斜面223b之间的低谷处。

密封状态0位，进入两个相邻的第一倾斜面223b之间的低谷处，由于在该处设置的是第一透壁缺口223a，当第一旋转驱动齿滑移到该位置时，电磁线圈脉冲刚好断电，弹性件225被压缩后会向上反弹，由于此时是第一透壁缺口223a不是有壁支撑的第一凹槽223c，所以随着反弹力的作用会将指示阀芯网上顶，如此指示杆222b即伸出。

同理，当再一次通电，对应的第一驱动齿套222在磁场作用下受力带动第一上下驱动齿221a向下运动，由于此时第一上下驱动齿221a位于第一透壁缺口223a中，所以第一上下驱动齿221a会沿着所述第一透壁缺口223a向下滑动，直至进入下一个状态。

开启临界状态，第一上下驱动齿221a继续在电磁场作用下沿着所述第一透壁缺口223a向下滑动直至接触到第一旋转驱动齿222a，由于第一定位齿套是固定不能转动的，此时借助第一上下驱动齿221a与第一旋转驱动齿222a接触时的作用显示(向上的作用力)，第一旋转驱动齿222a会越过左边的锯齿定点而朝向图中的左边旋转。

转换状态，在指示阀芯222朝向图示的左边旋转过程中，会沿着第一倾斜面223b向左旋转滑动直至进入两个相邻的第一倾斜面223b之间的低谷处。

密封状态1位，进入两个相邻的第一倾斜面223b之间的低谷处，由于在该处设置的是第一凹槽223c，当第一旋转驱动齿222a滑移到该位置时，电磁线圈脉冲刚好断电，弹性件225被压缩后会向上反弹，由于此时是第一凹槽223c不是没有壁支撑的第一透壁缺口223a，所以反弹力的作用力因为有第一凹槽223c后的壁的阻挡而无法将指示阀芯网上顶，如此指示杆222b的伸出长度不够不能伸出。

图15为本发明的实施例中的密封阀芯在密封和开启的转换原理图，其中只显示了第二驱动齿套的第二上下驱动齿。

密封状态的0位开始进行分析，此时电磁线圈通电，对应的第二驱动齿套在磁场作用下受力带动第二上下驱动齿231a向上运动，由于此时第二上下驱动齿221a位于所述第二透壁缺口233a中，所以第二上下驱动齿231a会沿着所述第二透壁缺口233a向上滑动，直至进入下一个状态。

开启临界状态，第二上下驱动齿231a继续在电磁场作用下沿着所述第二透壁缺口233a向上滑动直至接触到第二旋转驱动齿232a，由于第二定位齿套是固定不能转动的，此时借助第二上下驱动齿231a与第二旋转驱动齿232a接触时的作用(向上的作用力)，第二旋转驱动齿222a会借助弹簧和第二倾斜面的共同作用越过右边的锯齿顶点而朝向图中的右边旋转。

转换状态，在密封阀芯232朝向图示的右边旋转过程中，会沿着第二倾斜面233b向右旋转滑动直至进入两个相邻的第二倾斜面233b之间的低谷处。

开启状态1位，进入两个相邻的第二倾斜面233b之间的低谷处，由于在该处设置的是第二凹槽233c，当第二旋转驱动齿滑移到该位置时，电磁线圈脉冲刚好断电，弹性件224被压缩后会向下反弹，由于此时是第二凹槽233c不是没有壁支撑的第二透壁缺口233a，所以向下的反弹力因为有第二凹槽233c后的壁的阻挡而无法将密封阀芯网上顶，如此密封阀芯232的下放距离不够不能接触密封闸口13，如图14所示。

同理，当再一次通电，对应的第二驱动齿套在磁场作用下受力带动第二上下驱动齿231a向上运动，由于此时第二上下驱动齿221a位于第二凹槽233c中，所以第二上下驱动齿231a会沿着所述第二凹槽233c向上滑动，直至进入下一个状态。

关闭临界状态，第二上下驱动齿231a继续在电磁场作用下沿着所述第二凹槽233c向上滑动直至接触到第二旋转驱动齿232a，由于第二定位齿套是固定不能转动的，此时借助第二上下驱动齿231a与第二旋转驱动齿232a接触时的作用(向上的作用力)，第二旋转驱动齿232a会借助弹簧和第二倾斜面的共同作用越过右边的锯齿顶点而朝向图中的右边旋转。

转换状态，在密封阀芯232朝向图示的右边旋转过程中，会沿着第二倾斜面233b向右旋转滑动直至进入两个相邻的第二倾斜面233b之间的低谷处。

密封状态0位，进入两个相邻的第二倾斜面233b之间的低谷处，由于在该处设置的是第二透壁缺口233a，当第二旋转驱动齿滑移到该位置时，电磁线圈脉冲刚好断电，弹性件224被压缩后会向下反弹，由于此时是第二透壁缺口233a不是有壁支撑的第二凹槽233c，所以反弹力的作用力和流体压力会驱动第二旋转驱动齿232a将第二上下驱动齿231a向下压到所述第二透壁缺口的底部，如此密封阀芯232的下放距离只够而能接触密封闸口13，如图14所示，从而实现自锁状态。所述流体压力作用是指上游流体经孔道的进口232e，流入密封阀芯孔道232d然后由所述孔道的出口232f流入连通到所述第二安装空腔212中，流体对密封阀芯产生向下的压力。

作为一种优选，所述密封阀芯232、所述第二定位齿套233为不被磁吸的材质，比如不磁吸的不锈钢、铝合金、塑料第一驱动齿套221的材质为可被磁吸的材质，比如铁、钴、镍或碳素钢等具有磁吸性材料；而这样在电磁线圈30通电时，就只有第一驱动齿套221向下运动，不会冲突干涉。

上述实施例中，第一上下驱动齿221a的数目是6个，也可以相应的设计为4、8、10、12等大于或等于4的偶数，只是对应的需要改变其他部件的形状和参数：所述第一上下驱动齿221a具有等腰三角形形状的尖端，该等腰三角形的顶角需要满足(180-360/M)度，对应的所述第一定位齿套223上的所述第一倾斜面223b与竖直方向的夹角需要满足(360/M)度，所述第一旋转驱动齿222a与所述第一定位齿套223上的所述第一倾斜面223b相接触的接触面与竖直方向的夹角需要满足(360/M)度。

电磁线圈30，显然根据以上的对电磁力的要求可知，本实施例对于同一个电流脉冲，电磁线圈产生磁场，磁吸力驱动驱动齿套在磁场中即可在磁场作用下动作：位于阀杆的上端的第一安装空腔内的第一驱动齿套被往上吸引，而位于阀杆的下端的第二安装空腔内的第二驱动齿套被往下吸引，这样的动作刚好满足上述的运动过程，因此在本发明的软磁吸性材料自身并不带有磁性(例如衔铁)，在电磁线圈作用下都可被吸住，故只需要1个线圈即可。

实施例的作用与效果

根据本发明所涉及的能指示状态的阀杆单元以及电磁阀，因为在阀杆上设置有指示阀芯组件，当电磁线圈通电驱动密封阀芯上下运动来导通或截止阀座的介质通路时，对应的指示阀芯组件的第一驱动齿套也能在磁场的作用下同步运动从而驱动指示阀芯上的指示杆上下伸缩，现场工作人员只需要根据指示杆的伸缩状态就可以快速、准确的判定该电磁阀的导通和截止状态。

因为第一定位齿套的上端的外壁设置有周向的凸缘，该凸缘与所述第一安装空腔的内壁接触来实现固定安装，这样的设置可以使得所述第一驱动齿套位于所述第一安装空腔的底壁和所述第一定位齿套的凸缘之间而在所述电磁线圈产生的电磁场的作用下上下运动，从而起到限制第一驱动齿套的运动上限和下限的目的。

又因为所述指示阀芯组件还具有固定帽套，呈T字形，具有供所述指示杆伸缩的孔，用于安装在所述第一安装空腔中，通过设置固定帽套能够防止弹性件将指示阀芯弹出。

进一步，所述电磁阀开启和关闭状态的切换依靠第二驱动齿套的直线运动，结合第二定位齿套，实现密封阀芯自传，从而实现电磁阀的开启和关闭状态的转换，并且对应的指示阀芯同步转换到相应状态，实现对开启和关闭状态的指示。

进一步分析本发明提供的电磁阀，其解决了现有电磁阀需要通电才能维持某一状态的缺点，且避免了电磁线圈长时间通电发热所引起电磁阀使用不宜过长时间和使用安全问题；而且更进一步，解决了现有靠机械自锁电磁设计结构复杂，且不能依靠电磁阀自身识别开启或关闭状态的问题。

对于现有电磁阀存在的不能同时实现常开和常闭状态，即常开电磁阀在断电后不能实现常闭功的缺陷，本发明的电磁阀也能通过解决。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种能指示状态的阀杆单元，用于安装在阀座上来控制所述阀座的进口和出口之间的介质通路的导通和截止，其特征在于，包括：

阀杆，设置在阀座的安装口上，用于安装电磁线圈，上端设置有第一安装空腔；

指示阀芯组件，安装在所述阀杆的上端的安装空腔内，具有第一驱动齿套、指示阀芯、第一定位齿套以及弹性件，

其中，所述第一驱动齿套的材质为可被磁吸的材质，安装在所述第一安装空腔内，内壁设置有M个第一上下驱动齿，M为大于或等于4的偶数，

所述指示阀芯，活动地套装在所述第一驱动齿套内，外壁设置有M/2个与所述第一上下驱动齿相配合的第一旋转驱动齿，上端设置有指示杆，

所述第一定位齿套，套装在所述指示阀芯外而固定安装在所述第一安装空腔中，壁上开设有M/2个容纳所述第一旋转驱动齿运动的第一透壁缺口，

相邻的两个所述第一透壁缺口之间的壁的的上端设置有两个用于和所述第一旋转驱动齿接触的第一倾斜面，两个相邻的所述第一倾斜面连续设置而呈锯齿形，

在两个所述第一倾斜面对应的壁之间的外侧上设置有M/2个用于容纳所述第一上下驱动齿上下运动的直线状的第一凹槽，

所述弹性件被设置在所述第一安装空腔的底壁和所述指示阀芯之间，

使用时，

所述指示阀芯套装在所述第一定位齿套内，M/2个所述第一旋转驱动齿对应进入M/2个所述第一透壁缺口中，

所述第一驱动齿套套设在所述第一定位齿套外，其具有的M个所述第一上下驱动齿分别对应进入所述第一定位齿套上设置的M/2个所述第一透壁缺口和M/2个第一凹槽中，

在所述第一定位齿套的同一个所述第一透壁缺口的所述第一上下驱动齿位于所述第一旋转驱动齿的上方。

2.根据权利要求1所述的能指示状态的阀杆单元，其特征在于：

其中，所述第一定位齿套的上端的外壁设置有周向的凸缘，该凸缘与所述第一安装空腔的内壁接触来实现固定安装，

所述第一驱动齿套位于所述第一安装空腔的底壁和所述第一定位齿套的凸缘之间而在所述电磁线圈产生的电磁场的作用下上下运动。

3.根据权利要求2所述的能指示状态的阀杆单元，其特征在于：

其中，所述指示阀芯组件还具有固定帽套，呈T字形，具有供所述指示杆伸缩的孔，用于安装在所述第一安装空腔中。

4.根据权利要求3所述的能指示状态的阀杆单元，其特征在于：

其中，所述固定帽套和所述第一定位齿套的凸缘一体成型连接为一体。

5.根据权利要求1所述的能指示状态的阀杆单元，其特征在于：

其中，所述指示阀芯的下端设置有固定槽，该固定槽用于容纳固定所述弹性件。

6.根据权利要求1所述的能指示状态的阀杆单元，其特征在于：

其中，所述指示阀芯、所述第一定位齿套为不被磁吸的材质。

7.根据权利要求1所述的能指示状态的阀杆单元，其特征在于：

其中，所述第一倾斜面为直线状的倾斜面，

所述第一上下驱动齿具有等腰三角形形状的尖端，该等腰三角形的顶角为(180-360/M)度，对应的所述第一定位齿套上的所述第一倾斜面与竖直方向的夹角为(360/M)度，所述第一旋转驱动齿与所述第一定位齿套上的所述第一倾斜面相接触的接触面与竖直方向的夹角为(360/M)度。

8.根据权利要求1所述的能指示状态的阀杆单元，其特征在于，还包括：

密封阀芯组件，

其中，所述阀杆的下端设置有第二安装空腔，用于安装所述密封阀芯组件，

所述密封阀芯组件具有第二驱动齿套、密封阀芯、第二定位齿套以及弹性件，

所述第二驱动齿套的材质为可被磁吸的材质，安装在所述第二安装空腔内，内壁设置有M个第二上下驱动齿，M为大于或等于4的偶数，

所述密封阀芯，活动地套装在所述第二驱动齿套内，外壁设置有M/2个与所述第二上下驱动齿相配合的第二旋转驱动齿，下端设置有与所述介质通路上设置的闸口相匹配来进行密封的密封面，

所述第二定位齿套，套装在所述密封阀芯外而固定安装在所述第二安装空腔中，壁上开设有M/2个容纳所述第二旋转驱动齿运动的第二透壁缺口，

相邻的两个所述第二透壁缺口之间的壁的上端设置有两个用于和所述第二旋转驱动齿接触的第二倾斜面，两个相邻的所述第二倾斜面连续设置而呈锯齿形，

在两个所述第二倾斜面对应的壁之间的外侧上设置有M/2个用于容纳所述第二上下驱动齿上下运动的直线状的第二凹槽，

所述弹性件被设置在所述第二安装空腔的顶壁和所述密封阀芯之间，

使用时，

所述密封阀芯套装在所述第二定位齿套内，M/2个所述第二旋转驱动齿对应进入M/2个所述第二透壁缺口中，

所述第二驱动齿套套设在所述第二定位齿套外，其具有的M个第二上下驱动齿分别对应进入所述第二定位齿套上设置的M/2个所述第二透壁缺口和M/2个第二凹槽中，

在所述第二定位齿套的同一个所述第二透壁缺口的所述第二上下驱动齿位于所述第二旋转驱动齿的下方。

9.根据权利要求8所述的能指示状态的阀杆单元，其特征在于：

其中，

在所述密封阀芯上设置有孔道，所述孔道的进口位于所述介质通路上，而所述孔道的出口连通所述第二安装空腔；

所述密封阀芯的下端设置有软质材料制作的密封垫，该密封垫嵌入所述密封阀芯的下端，所述密封垫的表面即为密封面；

所述密封阀芯的上端具有周向的凸缘，

所述第二定位齿套的上端与所述密封阀芯的凸缘相平齐，

所述第二定位齿套的下端的外壁设置有周向的凸缘，该凸缘与所述第二安装空腔的内壁接触来实现固定安装，

所述第二驱动齿套位于所述第二安装空腔的顶壁和所述第二定位齿套的凸缘之间而在所述电磁线圈产生的电磁场的作用下上下运动。

10.一种自锁定电磁阀，具有电磁线圈，其特征在于，包括：

阀座，具有进口、出口和设置在连通所述进口和所述出口的介质通路上的闸口以及安装口；以及

阀杆单元，安装在所述安装口上，

其中，所述阀杆单元为权利要求1-9中任意一项所述的能指示状态的阀杆单元。