羅茨干式真空泵是一種典型的無油干式機械真空泵，其也是最早出現(xiàn)的干式真空泵。由于羅茨干式真空泵獨特的設計機理，他的工作壓力范圍也很寬，可以從低真空到大高真空。

依據(jù)其工作壓力范圍的不同，可以將其分為三類：低真空羅茨干式真空泵、中真空羅茨干式真空泵（機械增壓泵）和高真空多級羅茨干式真空泵組。目前，在國內(nèi)的部分工業(yè)行業(yè)普遍使用的中真空羅茨泵。

羅茨干式真空泵的分類方法有很多，除了按照工作壓力范圍分類外，還可以對其按照使用目的進行分類，此時可分為三大類：

（1）普通羅茨泵——其中涵蓋帶溢流閥的ZJP型和不帶溢流閥的ZJ型，他們的抽速速率在30L/s至20000L/s的范圍內(nèi)。這種泵現(xiàn)在在真空浸漬、真空冶煉、真空鍍膜、醫(yī)藥化工的蒸餾和精餾等各個領域已經(jīng)得到了普遍應用；

（2）ZJQ(LQ)系列氣冷式羅茨真空泵——氣冷式羅茨真空泵的抽氣范圍在75L/s至3750L/s的范圍內(nèi)。其中，能夠?qū)崿F(xiàn)直排大氣的氣冷式羅茨真空泵的最大壓差為8.7 ×104Pa，這是因為考慮到氣冷式羅茨泵在運行過程中壓縮熱與散熱量達到完全平衡的原因；

（3）ZBK型或LS型水冷式羅茨真空泵——這種類型的干式真空泵由于工作特性十分穩(wěn)定，且能夠長時間工作的特點，在造紙行業(yè)和其他需要進行工業(yè)除塵的行業(yè)中已經(jīng)得到廣泛應用。

羅茨干式真空泵屬于旋轉(zhuǎn)容積式真空泵，被抽氣體在泵腔內(nèi)時是不會產(chǎn)生壓縮作用。在工業(yè)生產(chǎn)、科學研究等應用領域，通常要求高度清潔和高極限真空度的真空環(huán)境，通常將多個羅茨干式真空泵組合在一起，構成多級羅茨干式真空泵來進行使用。一般情況下，多級羅茨干式真空泵的級數(shù)為3至6級。

羅茨干式真空泵由羅茨鼓風機經(jīng)過進一步設計研究而得到，屬于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)壓縮機械，所以它與羅茨鼓風機具有類似的工作原理。伴隨兩個相互嚙合轉(zhuǎn)子的嚙合旋轉(zhuǎn)，真空室內(nèi)的氣體通過進氣口被吸入泵腔內(nèi)的攜帶腔中，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，將攜帶腔與入口的聯(lián)通部分隔斷，此時攜帶腔變?yōu)榉忾]腔，之后其伴隨羅茨轉(zhuǎn)子的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，攜帶腔將會與泵腔出口聯(lián)通，并將攜帶腔內(nèi)的氣體排出排氣口。

因為在羅茨干式真空泵的工作過程中，處于工作狀態(tài)的攜帶腔將會處于密封狀態(tài)，所以被抽氣體在泵腔內(nèi)部不會出現(xiàn)被壓縮的現(xiàn)象。但是，當羅茨泵內(nèi)的氣體攜帶腔與羅茨泵出口聯(lián)通時，因為排氣口處被抽氣體的壓強較高，便會出現(xiàn)一小部分被抽氣體返沖進原攜帶腔中的現(xiàn)象，而這會導致攜帶腔內(nèi)被抽氣體的壓強突然增高，且氣體的流場狀態(tài)變得十分復雜。最后伴隨著羅茨轉(zhuǎn)子的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，攜帶腔內(nèi)的被抽氣體就會被全部排出羅茨泵的抽氣口。

羅茨干式真空泵在結構上，采用轉(zhuǎn)子平行對稱嚙合的結構設計方式，即將兩個完全一樣的羅茨轉(zhuǎn)子相互對稱地安裝在一對平行轉(zhuǎn)子軸上，其被一對傳動比為1同步齒輪驅(qū)動，呈現(xiàn)彼此反向的同步旋轉(zhuǎn)運動。

為了避免轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子泵腔之間的摩擦或者剛性碰撞，所以在這些地方都設計有嚙合間隙。但是，在達到以上目的的同時，也需要保證轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間，轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁之間的密封效果，需要將該間隙設計為合理的最小值，通常是將間隙設計為0.15~0.1mm。

從以上的設計原理可以看出，羅茨干式真空泵在實際工作過程中，泵腔內(nèi)并不會出現(xiàn)摩擦，所以羅茨轉(zhuǎn)子能夠在泵腔內(nèi)以很高的速度旋轉(zhuǎn)，通常保持在1500—3000r/min的范圍內(nèi)。

因為羅茨干式真空泵在工作過程中對被抽氣體并沒有壓縮作用，所以一般壓縮比較低，通常高、中羅茨干式真空泵需要配有前級泵來輔助其抽氣工作。所以高、中羅茨干式真空泵的抽氣過程中所能達到的極限真空值不僅取決于真空泵的結構設計與加工制造精度，還取決于前級泵的極限真空值。

也正是基于羅茨干式真空泵的自生設計特點，使得它在諸多行業(yè)領域中都可以滿足其基本工作需求，并具有很好的工作特性?？墒怯捎诳萍嫉牟粩噙M步和工業(yè)生產(chǎn)技術條件的不斷提升，隱藏于羅茨泵設計結構中的一些缺點不足已經(jīng)開始影響到了它的使用，其中包括：羅茨轉(zhuǎn)子的表面通常為復雜的光滑曲面，加工型線復雜，致使加工和檢查困難；單級羅茨干式真空泵在工作過程中對于被抽氣體通常不會出現(xiàn)很大的壓縮作用。

所以在實際工況條件下，為了獲得真空度較高的真空環(huán)境只能采用多級串聯(lián)的方式，這樣就導致了氣體通路過長而復雜，并且容易出現(xiàn)冷凝物的堆積和容易被化學氣體腐蝕，還有在這種情況下需要多級連接，所以給相鄰兩級之間的密封和維修也増加了難度。

就目前國內(nèi)外對于羅茨干式真空泵的研發(fā)生產(chǎn)情況而言，國外該行業(yè)的大生產(chǎn)商，包括Leybold、Balzers、Alcatell、Edwards和ULVAC等，他們已經(jīng)掌握了比較成熟的羅茨干泵的生產(chǎn)加工技術，但由于國內(nèi)生產(chǎn)的羅茨干泵在很多技術特性上仍然無法滿足一些行業(yè)的生產(chǎn)要求，所以仍需從國外生產(chǎn)商處進口。

雖然如此，但就目前科技發(fā)展、生產(chǎn)技術革新等對高真空技術和環(huán)境的迫切要求而言，羅茨干式真空泵以及多級羅茨干式真空泵組將會在科研、生產(chǎn)、生活等諸多方面得到更加廣泛的應用。

本文作者：陳超

本文摘自《多級羅茨干式真空泵的流動特性研究》

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