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羅茨真空泵的工作原理

羅茨真空泵(簡(jiǎn)稱羅茨泵)是一種旋轉(zhuǎn)式變?nèi)菡婵毡。它是由羅茨鼓風(fēng)機(jī)演化而來(lái)的。依據(jù)羅茨真空泵工作范圍的不同,又分為直排大氣的低真空羅茨泵;中真空羅茨泵(又稱機(jī)械增壓泵)和高真空多級(jí)羅茨泵。普通來(lái)說(shuō),羅茨泵具有以下特性:

在較寬的壓強(qiáng)范圍內(nèi)有較大的抽速;
起動(dòng)快,能立刻工作;
對(duì)被抽氣體中含有的灰塵和水蒸氣不敏感;
轉(zhuǎn)子不用光滑,泵腔內(nèi)無(wú)油;
振動(dòng)小,轉(zhuǎn)子動(dòng)均衡條件較好,沒有排氣閥;
驅(qū)動(dòng)功率小,機(jī)械摩擦損失;
構(gòu)造緊湊,占空中積;
運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用低。
因而,羅茨泵在冶金、石油化工、造紙、食品、電子工業(yè)部門得到普遍的應(yīng)用。

羅茨真空泵原理圖
羅茨真空泵的工作原理圖

在泵腔內(nèi),有二個(gè)“8”字形的轉(zhuǎn)子相互垂直地安裝在一對(duì)平行軸上,由傳動(dòng)比為1的一對(duì)齒輪帶動(dòng)作彼此反向的同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子之間,轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁之間,堅(jiān)持有一定的間隙,可以完成高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于羅茨泵是一種無(wú)內(nèi)緊縮的真空泵,通常緊縮比很低,故高、中真空泵需求前級(jí)泵。羅茨泵的極限真空除取決于泵本身結(jié)構(gòu)和制造精度外,還取決于前級(jí)泵的極限真空。為了進(jìn)步泵的極限真空度,可將羅茨泵串聯(lián)運(yùn)用。

羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風(fēng)機(jī)相似。由于轉(zhuǎn)子的不時(shí)旋轉(zhuǎn),被抽氣體從進(jìn)氣口吸入到轉(zhuǎn)子與泵殼之間的空間v0內(nèi),再經(jīng)排氣口排出。由于吸氣后v0空間是全封鎖狀態(tài),所以,在泵腔內(nèi)氣體沒有緊縮和收縮。 但當(dāng)轉(zhuǎn)子頂部轉(zhuǎn)過(guò)排氣口邊緣,v0空間與排氣側(cè)相通時(shí),由于排氣側(cè)氣體壓強(qiáng)較高,則有一部分氣體返沖到空間v0中去,使氣體壓強(qiáng)突然增高。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),氣體排出泵外。

  羅茨泵轉(zhuǎn)子由0°轉(zhuǎn)到180°的抽氣過(guò)程。在0°位置時(shí),下轉(zhuǎn)子從泵入口封入v0體積的氣體。當(dāng)轉(zhuǎn)到45°位置時(shí), 該腔與排氣口相通。由于排氣側(cè)壓強(qiáng)較高,惹起一部分氣體返沖過(guò)來(lái)。當(dāng)轉(zhuǎn)到90°位置時(shí),下轉(zhuǎn)子封入的氣體,連同返沖的氣體一同排向泵外。這時(shí),上轉(zhuǎn)子也從泵入口封入v0體積的氣體。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)到135°時(shí),上轉(zhuǎn)子封入的氣體與排氣口相通,重復(fù)上述過(guò)程。180°位置和0°位置是一樣的。

轉(zhuǎn)子主軸旋轉(zhuǎn)一周共排出四個(gè)v0體積的氣體。

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