罗茨真空泵

罗茨真空泵是一种旋转式容积真空泵。其结构形式是由罗茨鼓风机演变而来的。它于1944年首先出现于德国，是为适应在10 ～ 1000Pa 压力范围内具有大抽速的真空熔炼系统而作为机械增压泵使用。

根据罗茨真空泵工作压力范围的不同，分为直排大气的低真空罗茨泵；中真空罗茨泵 ( 机械增压泵 ) 和高真空多级罗茨泵。国内用量最多的为中真空罗茨泵。罗茨真空泵与其它油封式真空泵相比有以下特点：

(1)在较宽的压力范围内有较大的抽速；(2)转子具有良好的几何对称性，故振动小，运转平稳。转子间及转子和壳体间均有间隙，不用润滑，摩擦损失小，可大大降低驱动功率，从而可实现较高转速；(3)泵腔内无需用油密封和润滑，可减少油蒸气对真空系统的污染；(4)泵腔内无压缩，无排气阀。结构简单、紧凑，对被抽气体中的灰尘和水蒸汽不敏感；(5)压缩比较低，对氢气抽气效果差；(6)转子表面为形状较为复杂的曲线柱面，加工和检查比较困难。罗茨真空泵近几年在国内外得到较快的发展。在冶炼、石油化工、电工、电子等行业得到了广泛的应用。

罗茨真空泵的工作原理

罗茨真空泵的结构如图所示。在泵腔内，有二个"8"字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空度，可将罗茨泵串联使用。

罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间V0中去，使气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外。

罗茨泵的工作原理既具有容积泵的工作原理，又有分子泵的抽气效应。由于转子的连续旋转，被抽气体从泵进气口吸入到下转子与泵壳之间的空间 V0 内，吸气后 V0 空间是全封闭状态。随着转子的转动，封闭的 V0 空间与排气口相通，由于排气侧气体压力较高，引起一部分气体反冲过来，使 V0 空间内的气体压力突然增高。当转子继续转动时， V0 空间内原来封入的气体连同反冲的气体一起被排向泵外。这时，上转子又从泵入口封入 V0 体积的气体。由于泵的连续运转，使两个转子不停地形成封闭空间 V0 又不停地将封闭空间玑内的气体排出泵外，从而实现了抽气的目的。

罗茨真空泵的结构

1.泵总体结构型式

罗茨真空泵的泵体的布置结构决定了泵的总体结构。目前国内外的罗茨真空泵总体结构大致有三种型式：(1)立式结构的进、排气口水平设置，装配和连接管路都比较方便。但泵的重心较高，在高速运转时稳定性差，故这种型式多用于小泵。(2)卧式泵的进气口在上，排气口在下。有时为了真空系统管道安装连接方便，可将排气口从水平方向接出，即进、排气方向是相互垂直的。此时，排气口可以从左或右两个方向开口，除接排气管道一端外，另一端堵死或接旁通阀。这种泵结构重心低，高速运转时稳定性好。一般大、中型泵多采用此种结构。(3)泵的两个转子轴与水平面垂直安装。这种结构装配间隙容易控制，转子装配方便，泵占地面积小。但泵重心较高且齿轮拆装不便，润滑机构也相对复杂。仅见于国外产品。

2.泵的传动方式

罗茨真空泵的两个转子是通过一对高精度齿轮来实现其相对同步运转的。主动轴通过联轴器与电机联接。在传动结构布置上主要有以下两种：其一是电动机与齿轮放在转子的同一侧如图。从动转子由电动机端齿轮直接传过去带动，这样主动转子轴的扭转变形小，则两个转子之间的间隙不会因主动轴的扭转变形大而改变，故使转子之间的间隙在运转过程中均匀。这种传动方式的最大缺点是：a.主动轴上有三个轴承，增加了泵的加工和装配难度，齿轮的拆装及调整也不便；b.整体结构不匀称，泵的重心偏向电动机和齿轮箱一侧。

另一种是电动机和传动齿轮分别装在转子两侧。这种形式使泵的整体结构匀称，但主动轴扭转变形较大。为保证转子在运转过程中的间隙均匀，要求轴应有足够的刚度，轴和转子之间的联接要紧固（目前已有转子与轴焊或铸成一体的结构）。这种结构拆装都很方便，所以被广泛采用。需要了解更多关于水轮真空泵，油封式真空泵，干式机械真空泵的内容，可点击下列网站：

罗茨真空泵防止过载的措施

罗茨真空泵压缩气体所需的功率与压差成正比，一旦气体压差过高，泵就可能出现过载现象，造成电机绕组烧损。解决泵过载问题的方法主要有以下几种：

旁通阀安装在罗茨真空泵的出口和入口之间的旁通管路上。此阀控制泵出入口之间的压差不超过额定值。当压差达到额定值时，阀门靠压差作用自动打开，使罗茨真空泵出口和入口相通，使出入口之间的压差迅速降低，这时罗茨真空泵在几乎无压差的负荷下工作。当压差低于额定值时，阀自动关闭，气体通过罗茨真空泵内由前级泵抽走。带有旁通溢流阀的罗茨真空泵可以与前级泵同时启动，使机组操作简单方便。

采用液力联轴器也能防止泵的过载现象发生，使泵可以在高压差下工作。液力联轴器安装在泵和电动机之间。在正常工作状态下，液力联轴器由电动机端向泵传递额定力矩。罗茨真空泵的最大压差由液力联轴器所传递的最大转矩来决定，而液力联轴器可传递的最大转矩由其中的液体量来调节。当泵在高压差下工作或与前级泵同时启动时，在液体联轴器内部产生了转速差即滑动，只传递一定的力矩，使泵减速工作。随着抽气的进行，气体负荷减小，罗茨真空泵逐渐加速至额定转速。

在罗茨真空泵的入口管路处安置真空膜盒继电器或电接点真空压力表等压力敏感元件。真空系统启动后，当罗茨真空泵入口处压力低于给定值（泵允许启动压力）时，压力敏感元件发出信号，经电气控制系统开启罗茨真空泵（如真空系统中装有罗茨真空泵旁通管路，则同时关闭旁通管路阀门）。若泵入口压力高于规定值时，则自动关闭罗茨真空泵（或同时打开泵旁通管路阀门），从而保证了罗茨真空泵的可靠运转。