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罗茨真空泵的工作原理

罗茨真空泵(简称罗茨泵)是一种旋转式变容真空泵。它是由罗茨鼓风机演化而来的。依据罗茨真空泵工作范围的不同,又分为直排大气的低真空罗茨泵;中真空罗茨泵(又称机械增压泵)和高真空多级罗茨泵。普通来说,罗茨泵具有以下特性:

在较宽的压强范围内有较大的抽速;
起动快,能立刻工作;
对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感;
转子不用光滑,泵腔内无油;
振动小,转子动均衡条件较好,没有排气阀;
驱动功率小,机械摩擦损失小;
构造紧凑,占空中积小;
运转维护费用低。
因而,罗茨泵在冶金、石油化工、造纸、食品、电子工业部门得到普遍的应用。

罗茨真空泵原理图
罗茨真空泵的工作原理图

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,坚持有一定的间隙,可以完成高转速运转。由于罗茨泵是一种无内紧缩的真空泵,通常紧缩比很低,故高、中真空泵需求前级泵。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。为了进步泵的极限真空度,可将罗茨泵串联运用。

罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不时旋转,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空间是全封锁状态,所以,在泵腔内气体没有紧缩和收缩。 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。

  罗茨泵转子由0°转到180°的抽气过程。在0°位置时,下转子从泵入口封入v0体积的气体。当转到45°位置时, 该腔与排气口相通。由于排气侧压强较高,惹起一部分气体返冲过来。当转到90°位置时,下转子封入的气体,连同返冲的气体一同排向泵外。这时,上转子也从泵入口封入v0体积的气体。当转子继续转到135°时,上转子封入的气体与排气口相通,重复上述过程。180°位置和0°位置是一样的。

转子主轴旋转一周共排出四个v0体积的气体。

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