罗茨真空泵的结构和应用；罗茨泵在化工生产中的应用之罗茨泵与前级泵的配备

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罗茨真空泵

1结构形式

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：

• 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。

• 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。

• 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。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。

2抽气特点

　　在较宽的压力范围内有较大的抽速；

　　转子之间、转子与泵腔壁之间有间隙，泵腔内运动件无摩擦，不必润滑，泵腔内无油；

　　转子形状对称，动平衡性能良好，运转平稳，选择高精度的齿轮传动，运转时噪音低;可获得较高转速(抽速)；

　　罗茨泵在抽气过程中其工作空间容积是不变的，即“无内压缩”，这与大多数的变容式真空泵不同。

　　气体的排出：当转子顶部转过排气口边缘，封闭空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压力较高，则有一部分高压气体返冲到封闭空间中，使空间内气体压强突然升高到排气压力，即所谓的“外压缩过程”。当转子继续转动时，气体排出泵外。

3特征

启动快，耗功少，运转保护费用低，抽速大、效力高，对被抽气体中所含的大批水蒸汽和灰尘不敏感，在100～1帕压力规模内有较大抽气速率，能敏捷消除忽然放出的气体。

这个压力规模恰处于油封式机械真空泵与分散泵之间。因而，它常被串联在分散泵与油封式机械真空泵之间，用来进步两头压力规模的抽气量。这时它又称为机械增压泵。

4应用

罗茨泵被广泛地应用于真空获得的各个方面，它延伸了油封机械真空泵在较低入口压力下的工作范围，具有小体积大抽速的特点，在1~100pa入口压力范围内具有大抽速，特别适合于低入口压力下需要大抽速的真空系统中使用，例如电力变压器、电力电容器、电力互感器的真空干燥、真空浸渍处理、真空热处理、真空冶炼的排气、真空镀膜设备的预抽，大型试验风洞的抽气及照明灯具生产线的排气等等。

如果选用合适的前级泵，罗茨泵还可以在食品、化工、医药、轻纺等行业的真空蒸馏、浓缩、干燥等的工艺过程中得到广泛的应用。

罗茨泵在化工生产中的应用之罗茨泵与前级泵的配备

罗茨真空泵在使用中应根据具体工况条件及真空系统使用要求、罗茨泵与前级泵的配备，从而使罗茨真空机组体现好的适用性和经济性。

1.机组—罗茨泵—前级泵性能关系

（1）由于罗茨泵的转子与转子之间、转子与壳体之间存在着间隙，因此有返流存在，而这种返流受进口压力和出口压力的影响，即使是同一台罗茨泵，使用不同的前级泵时，其抽气速率也会有所不同。

罗茨泵的抽气速率可由下式确定：

δ=δ0（P2/P1/K）

式中：δ0—设计的抽气速率；

P1—进口压力；

P2—出口压力；

K—固有常数，由该泵转子的形状、间隙量、转子圆周速度和出口压力来确定。

由上式可知，抽气量受到出口压力与进口压力之比的影响，亦即若增加前级泵的抽气速率，那么罗茨泵的抽气速率也会增大。

（2）极限压力由泵的抽气速率、各间隙的返流量、泵体泄露量及高真空侧的放气量所决定，

即：

式中:P0—极限压力

Q1—返流量

Q2—泄露量

Q3-放气量

δ—放气量

在这些参数中，Q1受排气压力即前级泵的极限压力的影响很大，在用水环泵作前级泵时，罗茨泵的极限压力随水在不同温度时饱和蒸汽压的不同而不同。

2.罗茨泵配备不同前级泵的性能比较

罗茨泵在配备不同前级泵时，性能是大不相同的，如图1所示: 

图1 | 罗茨泵配备不同前级泵时的性能比较

由图可见，前级泵的极限真空度愈高时，机组的极限真空度也随之增高；两级罗茨泵串联使用，则能提高机组的极限真空度(实质上就是前一个罗茨泵为后一个罗茨泵的前级泵)，且性能曲线平缓扩大，也即使用的范围扩大(由曲线1与2，曲线3与5的比较而得)。机组1、2的曲线大致相同。同样，机组3、4、5的曲线也有相同之处。然而1、2机组曲线和3、4、5机组曲线却是完全不同的两组曲线。

这说明对于同一罗茨泵而言，选用不同的前级泵时，其机组的性能曲线有本质的差异。由此可见，前级泵对机组性能有相当大的影响。

本文摘自《罗茨泵在化工生产中的应用》

本文作者：刘新