一文带你了解罗茨干式真空泵

罗茨干式真空泵是一种典型的无油干式机械真空泵，其也是最早出现的干式真空泵。由于罗茨干式真空泵独特的设计机理，他的工作压力范围也很宽，可以从低真空到大高真空。

依据其工作压力范围的不同，可以将其分为三类：低真空罗茨干式真空泵、中真空罗茨干式真空泵（机械增压泵）和高真空多级罗茨干式真空泵组。目前，在国内的部分工业行业普遍使用的中真空罗茨泵。

罗茨干式真空泵的分类方法有很多，除了按照工作压力范围分类外，还可以对其按照使用目的进行分类，此时可分为三大类：

（1）普通罗茨泵——其中涵盖带溢流阀的ZJP型和不带溢流阀的ZJ型，他们的抽速速率在30L/s至20000L/s的范围内。这种泵现在在真空浸渍、真空冶炼、真空镀膜、医药化工的蒸馏和精馏等各个领域已经得到了普遍应用；

（2）ZJQ(LQ)系列气冷式罗茨真空泵——气冷式罗茨真空泵的抽气范围在75L/s至3750L/s的范围内。其中，能够实现直排大气的气冷式罗茨真空泵的最大压差为8.7 ×104Pa，这是因为考虑到气冷式罗茨泵在运行过程中压缩热与散热量达到完全平衡的原因；

（3）ZBK型或LS型水冷式罗茨真空泵——这种类型的干式真空泵由于工作特性十分稳定，且能够长时间工作的特点，在造纸行业和其他需要进行工业除尘的行业中已经得到广泛应用。

罗茨干式真空泵属于旋转容积式真空泵，被抽气体在泵腔内时是不会产生压缩作用。在工业生产、科学研究等应用领域，通常要求高度清洁和高极限真空度的真空环境，通常将多个罗茨干式真空泵组合在一起，构成多级罗茨干式真空泵来进行使用。一般情况下，多级罗茨干式真空泵的级数为3至6级。

罗茨干式真空泵由罗茨鼓风机经过进一步设计研究而得到，属于转子旋转压缩机械，所以它与罗茨鼓风机具有类似的工作原理。伴随两个相互啮合转子的啮合旋转，真空室内的气体通过进气口被吸入泵腔内的携带腔中，转子继续旋转，将携带腔与入口的联通部分隔断，此时携带腔变为封闭腔，之后其伴随罗茨转子的继续旋转，携带腔将会与泵腔出口联通，并将携带腔内的气体排出排气口。

因为在罗茨干式真空泵的工作过程中，处于工作状态的携带腔将会处于密封状态，所以被抽气体在泵腔内部不会出现被压缩的现象。但是，当罗茨泵内的气体携带腔与罗茨泵出口联通时，因为排气口处被抽气体的压强较高，便会出现一小部分被抽气体返冲进原携带腔中的现象，而这会导致携带腔内被抽气体的压强突然增高，且气体的流场状态变得十分复杂。最后伴随着罗茨转子的继续旋转，携带腔内的被抽气体就会被全部排出罗茨泵的抽气口。

罗茨干式真空泵在结构上，采用转子平行对称啮合的结构设计方式，即将两个完全一样的罗茨转子相互对称地安装在一对平行转子轴上，其被一对传动比为1同步齿轮驱动，呈现彼此反向的同步旋转运动。

为了避免转子与转子、转子泵腔之间的摩擦或者刚性碰撞，所以在这些地方都设计有啮合间隙。但是，在达到以上目的的同时，也需要保证转子与转子之间，转子与泵壳内壁之间的密封效果，需要将该间隙设计为合理的最小值，通常是将间隙设计为0.15~0.1mm。

从以上的设计原理可以看出，罗茨干式真空泵在实际工作过程中，泵腔内并不会出现摩擦，所以罗茨转子能够在泵腔内以很高的速度旋转，通常保持在1500—3000r/min的范围内。

因为罗茨干式真空泵在工作过程中对被抽气体并没有压缩作用，所以一般压缩比较低，通常高、中罗茨干式真空泵需要配有前级泵来辅助其抽气工作。所以高、中罗茨干式真空泵的抽气过程中所能达到的极限真空值不仅取决于真空泵的结构设计与加工制造精度，还取决于前级泵的极限真空值。

也正是基于罗茨干式真空泵的自生设计特点，使得它在诸多行业领域中都可以满足其基本工作需求，并具有很好的工作特性。可是由于科技的不断进步和工业生产技术条件的不断提升，隐藏于罗茨泵设计结构中的一些缺点不足已经开始影响到了它的使用，其中包括：罗茨转子的表面通常为复杂的光滑曲面，加工型线复杂，致使加工和检查困难；单级罗茨干式真空泵在工作过程中对于被抽气体通常不会出现很大的压缩作用。

所以在实际工况条件下，为了获得真空度较高的真空环境只能采用多级串联的方式，这样就导致了气体通路过长而复杂，并且容易出现冷凝物的堆积和容易被化学气体腐蚀，还有在这种情况下需要多级连接，所以给相邻两级之间的密封和维修也増加了难度。

就目前国内外对于罗茨干式真空泵的研发生产情况而言，国外该行业的大生产商，包括Leybold、Balzers、Alcatell、Edwards和ULVAC等，他们已经掌握了比较成熟的罗茨干泵的生产加工技术，但由于国内生产的罗茨干泵在很多技术特性上仍然无法满足一些行业的生产要求，所以仍需从国外生产商处进口。

虽然如此，但就目前科技发展、生产技术革新等对高真空技术和环境的迫切要求而言，罗茨干式真空泵以及多级罗茨干式真空泵组将会在科研、生产、生活等诸多方面得到更加广泛的应用。

本文作者：陈超

本文摘自《多级罗茨干式真空泵的流动特性研究》

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