常见的真空泵工作原理及特点

罗茨真空泵的抽气工作系统是非油封式的，所以可完全避免像油封式的真空泵的返油、漏油和油烟污染现象。在较低入口压力时具有较高的抽气速率，但它不能单独使用，必须有一台前级真空泵串联，待被抽系统中的压力被前级真空泵抽到罗茨真空泵允许的入口压力时，罗茨真空泵才开始工作。前级真空泵一般为油封式机械泵。

一、机械泵

机械泵由电机和泵体两大部分组成。普通型机械泵由电机通过皮带带动泵轴旋转;直连型机械泵是电机直接与泵轴连接，无中间传动环节。机械泵是利用气体膨胀、压缩、排出的原理，把气体从容器里抽出的。之所以称之为机械泵，是因为它是利用机械的方法，周期性地改变泵内吸气腔的容积，使容器中的气体不断地通过泵的进气口膨胀到吸气腔中，然后通过压缩经排气口排出泵外。改变泵内吸气腔容积的方式有活塞往复式、定片式和旋片式，分别称为往复式机械泵、定片式机械泵和旋片式机械泵。由于实际应用中，旋片式机械泵使用较多，现以旋片式机械泵为例说明其工作原理。

工作原理

片机械泵的结构如图所示，主要由圆柱空腔定子、偏心转子、旋片、弹簧、顶盖和排气阀等零件组成。偏心转子的顶端始终保持与泵体定子内腔接触，当偏心转子旋转时，始终沿定子的内壁滑动。转子上开有两个滑槽，分别安装一个旋片，中间有一个弹簧，当旋片随转子旋转时，借助弹簧张力和离心力，使两旋片紧贴在定子内壁滑动。整个空腔放在油箱内。

两个旋片把转子、定子内腔和定盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三个部分，分别叫做吸气腔、压缩腔和排气腔。当转子按图示方向旋转时，与进气口相通的空间A的容积不断地增大，A空间的压强不断地降低，当A空间内的压强低于被抽容器内的压强，根据气体压强平衡的原理，被抽的气体不断地被抽进吸气腔A，此时压缩腔B空间的容积正逐渐减小，气体压力不断地增大，同时与排气口相通的排气腔C的容积进一步地减小，排气腔C的空间压强进一步地升高，当气体的压强大于排气压强时，被压缩的气体推开排气阀，穿过油箱内的油层而排至大气中。

在泵的连续运转过程中，不断地进行着吸气、压缩、排气过程，从而达到连续抽气的目的。显然转子的转速愈快，则泵的抽速愈大。机械泵的转速一般在450~1400r/min之间，因为转速太高，密封极为困难。排气阀浸在油里，以防止大气流人泵中。为保证吸气腔和排气腔之间不漏气，除保证紧密接触之外，还采用蒸气压力较低且有一定薪度的机械泵油，并使油通过泵体上的间隙、油孔及排气阀进人泵腔，使泵腔内所有运动的表面被油覆盖，形成了吸气腔与排气腔的密封。此外机械泵油还起着润滑和帮助在气体压强较低时打开排气阀门的作用。同时机械泵油还可充满了一切有害空间，以消除它们对极限真空的影响。

上面讨论的机械泵只有一个转子，称为单级旋片式真空泵，它所能达到的极限压强为1Pa。为提高极限压强，通常采用双级泵结构，即将两个单级泵串联起来，可使极限压强达到 Pa数量级。

特点

成本低廉、经济耐用

工作范围：大气~低真空

极限真空：0.1Pa

缺点：返油、振动

使用与维护

更换机械泵油

清洁抽气入口处滤网

维护油过滤器滤芯

二、罗茨泵

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。

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。靠泵腔内一对叶形转子同步、反向旋转的推压作用来移动气体而实现抽气的真空泵。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(1升=10-3米3);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。

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、电子等行业也有应用。

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。

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。

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后,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,以保证罗茨泵在高效率点运转,才能获得比较大的节能效果。