罗茨真空泵（简称：罗茨泵）是指泵内装有两个相反方向同步旋转的叶形转子，转子间、转子与泵壳内壁间有细小间隙而互不接触的一种变容真空泵。

罗茨真空泵在石油、化工、塑料、农药、汽轮机转子动平衡、航空航天空间模拟等装置上得到了长期运行的考验，所以应该在国内大力推广和应用。

同时也广泛用于石油、化工、冶金、纺织等工业。真空泵配件作为真空泵消音器，用于真空泵的噪声治理。

一、工作原理

罗茨泵(roots-type pump) 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。

罗茨真空泵是指具有一对同步高速旋转的鞋底形转子的机械真空泵，此泵不可以单独抽气，前级需配油封、水环等可直排大气。

它的结构和工作原理与罗茨鼓风机相似，工作时其吸气口与被抽真空容器或真空系统主抽泵相接。

这种真空泵的转子与转子之间、转子与泵壳之间互不接触，间隙一般为0.1～0.8毫米；不需要用油润滑。

转子型线有圆弧线、渐开线和摆线等。渐开线转子泵的容积利用率高，加工精度易于保证，故转子型线多用渐开线型。

罗茨真空泵的转速可高达3450～4100转/分;抽气速率为30～10000升/秒）；极限真空：单级为6.5×10^-2帕，双级为1×10^-3帕。

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。

二、结构组成

罗茨真空泵的两个转子在泵体中如何布置，决定了泵的总体结构。国内外罗茨真空泵的总体结构布置一般有三种方案：

1.立式：两个转子的轴线呈水平安装，但两个转子轴线构成的平面与水平面垂直，这种结构，泵的进排气口呈水平设置，装配和连接管道都比较方便。

但其缺点是泵的重心太高，在高速运转时稳定性差，所以除小规格的泵外，采用这种结构型式的不太多。

2.卧式：两个转子的轴线呈水平安装，两个转子轴线构成的平面成水平方向，这种结构的泵的进气口在泵的上方，排气口在泵的下方（也有与此相反的）。

下边的排气口一般为水平方向接出，所以进排气方向是相互垂直的。排气口接一个三通管向两个方向开口，一端接排气管道，另一端死或接旁通阀时使用。

这种结构的特点是重心低，高速运转时稳定性好。国内外大中型泵多采用此种结构型式。

3.竖轴式：国外有的罗茨泵的两个转子轴线与水平面垂直安装。

这种结构的装配间隙容易控制，转子装配方便，占地面积小，但齿轮等传动机构装拆不便，润滑装置也较复杂。

当总体结构决定后，泵体本身的结构与形状也就相应地决定了。

4.带溢流阀的罗茨泵：为了防止超载引起事故，罗茨泵上装有一个比较可靠的安全保护器，即在旁通管路上装有一个溢流阀。

排气口处于规定压力时，溢流阀是关闭的。当其排气口压力超过规定压力时，则溢流阀的阀门自动被顶开而产生溢汉，排气口压力变正常后，溢流阀再自行关闭。

它能自动调节，也是泵的允许压差装置，因此溢流阀的最大好处是使罗茨泵能连同前级泵一起，在各种压力范围内能连续运转。

采用这种设计，能使真空容器在粗真空状态的抽气停息时间可缩短30~50%。

对于比较大的泵，溢流阀安装在泵体外边的旁通管路上，在比较小的泵上，溢流阀则是装在泵壳内的。

5.带蒸汽冷凝器的罗茨泵：在需要抽吸蒸汽情况下，抽气机组必须设计会使蒸汽冷凝的冷凝器，这个冷凝器可装在泵之前或装在泵之后，而不装在罗茨泵的泵体上。

在某种情况下，冷凝特升化吸热能够减少罗茨泵发热。假设采用了复式冷凝器，在维修时可用适当的溶剂清除污垢，蒸汽就能顺畅地在导管中流动。

从特征曲线可以看出当达到极限真空时，通过泵入口的正向气流量为零，既泵的实际抽速为零，式：

PC和PR事实就是前级泵和罗茨真空泵的极限压力，达到极限真空是几乎为分子流状态，将其导通能力带入式中：

三、理论抽速

P0—罗茨真空泵的极限压力；

P0φ—前级真空泵的极限压力；

11.6F —20℃时空气的导通能力；

因此选择不同的前级泵可以获得不同的极限真空

四、冷却装置

1.空气冷却：罗茨真空泵由于输送和压缩气体而产生热量，这些热量必须从转子传至壳体而散发。

但在低压下，气体对热的传导和对流性能极差，致使转子吸收的热量不易散出，造成转子温度永远高于壳体的温度。

由于转子的热膨胀，使转子与转子间、转子与泵壳间的间隙减少，特别在压差也高的情况下，尤为严重，甚至造成转子卡死，使泵损坏。

为了使罗茨泵在较高的压差下工作，以扩大使用范围，增加泵的可靠性，就必须设法散出转子产生的热量，也就是说要对转子进行冷却。

为了理解空气冷却的实质，先来看一下气体在罗茨真空泵排气一侧的流动情况，在罗茨真空泵中吸入气体被压缩的过程不是连续的，而是突然的。

吸入气体随转子转动而被封闭于腔内，又随转子的旋转，使腔内的气体突然与排气口接通。

由于排气一侧的气体压力较高，排气口处的气体就向腔中返冲，然后又随着转子的旋转而被驱赶排出泵外。

这样的过程在每旋转一周中两个转子共进行四次排气过程。

从上述气体的流动情况可以设想：假若每次返冲到泵腔中的气体是冷的，则可以在高温的泵腔内吸收大量的热量，这些吸收了热量的气体又在转子的继续压缩中排出，从而会达到转子冷却的目的。

空气冷却就是运用上述原理。在泵的排气口处设置密集的冷却片，冷却片用冷水管进行冷却，或在泵的排气口处直接安装冷却水管，这样排气口处的气体就会降温，这种冷却方法能有效地散出罗茨泵转子在压缩气体中所产生的执量。

当排气压力较高时，因气体分子的密度大，使热传导性能更好，其冷却效果也好些。

使用这种方法能保证泵在较高的压差下作，实验证明，一台罗茨泵在30Torr压差下运转6h，其转子在外壳的温度差为22度，当在排气口处安装冷却器后，在85Torr压差下长其运转，其温差也不超过17度。

一般说来，罗茨真空泵采用空气冷却之后，可将压差提高80Torr，而不加冷却器一般只能达到15~30Torr。

这种冷却方法与环境温度有关系，环境温度高吸入的气体温度就高。则冷却效果就不好。

此外，这种方法只能避免高压差产生的高热，而不能防止泵压缩过程中发热，而引起间隙变小的问题，所以受泵本身间隙的限制。

2.转子的内部冷却：为了使罗茨真空泵在更高压差下工作，可采取更有效的冷却方法，即将转子用循环油冷却，在泵轴两端分别有油孔、油径轴头打入，经转子内壁再从另一端排出。

冷却油除冷却转子外，还润滑齿轮和轴承。这种冷却效果较好，泵在运转时转子温度低于外壳温度，大泵常采用这种方式。

例如在80Torr压差下工作时，罗茨真空泵转子温度较外壳低78度，同时还发现泵负荷越重时，则间隙越大，这是因为转子用油冷却，温度比壳体低，负荷越大，壳体膨胀越厉害，轴间距加大，所以间隙会增大。

由于负荷大，转子和壳体温差不断增高，使间隙不断增大，这会使首逆流增大，引起罗茨真空泵抽速下降。

为了克服这个缺点，罗茨泵在高负荷下工作时，需要采用有效措施，一般是将罗茨真空泵的外壳和转子同时采用油循环系统进行冷却。

3.转子的油膜冷却：这种冷却方法是在罗茨真空泵入口处连接一个输油管，用均匀滴下的冷却油带走转子的热量。

油经过滤器器、冷却器，通过密封良好的油泵，再经过办输油管将油送到泵的入口。油滴到转子上之后，随着转子的旋转而均面在转了子的表面上。

这不仅将转子的热量带走，同时在两个转子表面上形成油膜，防止气体的逆流，而且还能将转子表面上依附的微细尘埃带走。

在泵的出口处设有油槽，收集废油，经过过滤，冷却后重新循环使用。此种方法效果良好。

但由于泵内有油，失去了罗茨泵无油蒸汽污染真空系统的特点。再则油具有一定的粘度，对高速旋转的罗茨泵转子增加了不少的摩擦力，当然使泵的功率消耗增加。所使用的油，要求饱和蒸汽压应尽量低。

4.水冷却：所谓湿式罗茨真空泵，即是由间级或双级泵吸入的空气经压缩后，通过综合吸收及有相位差的组合消音器传送。

将微量的水注入泵内，便能消除因压缩空气而产生的热量。吸入水管装在单级或双级泵组的吸气端并连接到真空泵的进气口上。

水是靠真空泵产生的真空度而吸入，真空度越大，吸入水量就越高。用一只简单的调节阀门便能保证最佳的吸入量，吸入水的温度应保持在20度左右，要清洁，无钙质。

五、结构特点

(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。

六、性能特点

罗茨真空泵的特点是：启动快，耗功少，运转维护费用低，抽速大、效率高，对被抽气体中所含的少量水蒸汽和灰尘不敏感，在100～1帕压力范围内有较大抽气速率，能迅速排除突然放出的气体。

这个压力范围恰好处于油封式机械真空泵与扩散泵之间。

因此，它常被串联在扩散泵与油封式机械真空泵之间，用来提高中间压力范围的抽气量。这时它又称为机械增压泵。

罗茨真空泵广泛用于真空冶金中的冶炼、脱气、轧制，以及化工、食品、医药工业中的真空蒸馏、真空浓缩和真空干燥等方面。真空泵配件为用于真空泵噪声治理的，真空泵消音器。

七、保养方法

一）罗茨真空泵定期检查：

1.每日检查：

a）油位检查：油量过多，使温度升高，油量过少，造成润滑不良。

b）温度检查：用温度计检查泵各部位温度。

c）电动机负荷检查：用功率表或电流，电压表测量电动机负荷。

2.罗茨真空泵每月检查：

联轴器及垫片是否损坏和松动。

3.罗茨真空泵每3个月检查：

齿轮箱内润滑油是否变质。

4.罗茨真空泵每6个月检查：

a）前盖轴承箱内润滑油是否变质。

b）活塞环及活塞环衬套是否磨损。

c）齿轮微量程度的磨损对转子正常运转是否产生影响，是否需要调整。

二）罗茨真空泵拆装：

增压泵进行拆卸和重新装配时，须根据以下注意事项进行：

1.罗茨真空泵未拆卸前，先测量并记录转子各部分间隙。

2.尽量避免用重锤敲打，拆下的零件不得碰伤，妥善保管好。

3.将需要更换的零部件的更换原因及使用情况详细记录下来。

4.罗茨真空泵重新装配前须把各零部件清洁干净，毛刺修光。

5.无密封垫衬或密封圈的静密封面用“106”有机硅橡胶涂料。用干净密封的橡胶密封件，需涂上真空考克脂。带溢流阀真空泵溢流阀上的密封圈及平面上不得涂任柯油脂。

6.根据间隙一览表调整转子各部分间隙。

7.全部装好后须进行检漏。

8.重装后须进行试运转和必要的性能测试，待正常后才能安装使用。

八、注意事项

罗茨泵工作原理性能特点罗茨泵实质上与凸轮泵相同，但转子是罗茨型的。它能输送黏度为数万厘泊的液体。

罗茨泵工作原理性能特点罗茨泵实质上与凸轮泵相同，但转子是罗茨型的。它能输送黏度为数万厘泊的液体。

罗茨泵主要是有两个旋转方向相反的转子位于泵体中，由一对同步齿轮传动，对于罗茨泵的转子，在泵体内是互相啮合的，但具有间隙。

间隙大小主要取决于液体黏度。超过一定黏度范围必须调整增大间隙。

1.罗茨泵经常检查油位位置，不符合规定时须调整使之符合要求，以罗茨泵运转时，油位到油标中心为准。

2.罗茨泵换油期限按实际使用条件和能否满足性能要求等情况考虑，由用户酌情决定。

一般新罗茨泵，抽除清洁干燥的气体时，建议在工作100小时左右换油一次。待油中看不到黑色金属粉末以后可适当延长换油期限。

3.罗茨泵经常检查油质情况，发现油变质应及时更换新油，确保罗茨泵工作正常。

4.罗茨泵一般情况下，罗茨泵工作2000小时后应进行检修，检查桷胶密封件老化程度，检查排气阀片是否开裂，清理沉淀在阀片及排气阀座上的污物。

清洗整个罗茨泵腔内的零件，如转子、旋片、弹簧等。一般用汽油清洗，并烘干，对橡胶件类清洗后用干布擦干即可，清洗装配时应轻拿轻放小心碰伤。

5.罗茨泵向轴承体内加入轴承润滑机油，观察油位应在油标的中心线处，润滑油应及时更换或补充。

6.罗茨泵检查罗茨泵管路及结合处有无松动现象，用手转动罗茨泵，试看罗茨泵是否灵活。

7.罗茨泵重新装配后应进行试运行，一般须空运转2小时并换油二次，因清洗时在罗茨泵中会留有一定量易挥发物，待运转正常后，再投入正常工作。

8.罗茨泵开动电机，当罗茨泵正常运转后，打开出口压力表和进口罗茨泵，视其显示出适当压力后，逐渐打开闸阀，同时检查电机负荷情况。

9.罗茨泵尽量控制罗茨泵的流量和扬程在标牌上注明的范围内，以保证罗茨泵在最高效率点运转，才能获得最大的节能效果。

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