罗茨真空泵概述和设备要求
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罗茨真空泵概述和 设备要求
《真空技术》
培训系列之
一. 真空技术发展概况 （杨乃恒） 二. 真空工程理论基础 （孙丽娜） 三. 真空系统设计 （刘坤） 四. 低真空获得设备 （张以忱） 五. 清洁真空获得技术 （巴德纯） 六. 中真空获得设备 （张以忱） 七. 高真空与超高真空获得设备 （杨乃恒） 八. 真空测量 （刘玉岱） 九. 真空检漏 （刘玉岱） 十. 真空镀膜（一）：PVD物理气相沉积 （张以忱） 十一. 真空镀膜（二）：CVD化学气相沉积 张世伟） 十二. 真空冷冻干燥技术 （徐成海） 十三. 真空设备的自动化控制 （王庆） 十四. 真空材料与真空卫生 （张以忱）
结构图
6.1.3.3泵的密封结构
主要有3个部位： 主动轴外伸部分的动密封（密封外部大气与齿轮
箱之间）； 端盖或齿轮箱与泵体间的静密封； 齿轮箱和泵体间的转子轴的动密封（避免油进入
泵腔，同时预真空与高真空之间得到密封）。
1、主动轴外伸部分的动密封
目前采用较多的是： 双端面摩擦环式机械密封； 带加强环的JO圈密封。 机械密封运转可靠，耗功率小．允许线速度大；
传动方式示意图
2） 电动机与齿轮传动设在转子的两侧
这种结构克服了上述的缺点，但主动轴扭转 变形较大。为了保证转子在运转过程中的间隙， 要求轴应有足够的刚度。
轴与转子要 固结（铸造的转子采用轴转子整 体结构或热压过盈配合，焊接的转子采用转子和 轴直接焊在一起的整体结构）。
这种结构拆卸和装配都很方便。
3、泵体端面的静密封
真空耐油橡胶圈密封，不仅可靠而且拆卸方便。 采用聚氨酯胶垫进行平面密封，不用加工密封槽，
拆卸方便。 有机硅室温硫化橡胶膜密封，密封可靠并且不用
加工密封槽。但用户须备有这种材料，否则不能 自行拆装修理。
6.1.3.4罗茨泵的润滑部位主要有三处 ：
轴封 齿轮 轴承。
对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感；
抽气特点：
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。
两个形状对称的转子，转子形状有两叶、三叶和四 叶。
两个转子按一定相位安装在一对平行轴上， 由轴端齿轮（i =1）驱动做同步反向旋转运动。转 子彼此无接触，转子与泵腔壁也无接触，其间通常 有0.15～1.0mm的间隙。泵腔靠间隙及高转速来密 封（相对密封）。
由于泵腔内无摩擦，转子可高速运转，一般： 500～3000r／min。泵的润滑部位仅限于轴承、齿 轮及动密封处（齿轮箱有油，且与泵腔之间有压差， 预抽管通前级侧）。
6.1.3.1泵的结构特点
转子在泵体中如何安装决定了泵的总体结构。目前国内外 的罗茨泵大致有两种型式：
1）立式：这种结构的进、排气口成水平位置，装配和连接都 比较方便。但泵的重心较高，在高速运转时稳定性差，故 多用于小泵。
2）卧式：泵的进气口在上，排气口在下。有时排气口水平 方向接出，因而，进、排气方向是相互垂直的。排气口可 以从两个方向接出，一端接排气管道，另一端堵死或接旁 通阀。这种结构重心低，高速运转时稳定性好，一般用于 大、中型泵。
6.1.1概述
罗茨泵是一种无内压缩的旋转变容式真空泵
6.1.1.1罗茨泵的种类
低真空罗茨泵： 直排大气的干式单级罗茨泵（10000Pa）和湿式 罗茨泵(2000Pa)；
中真空罗茨泵： 机械增压泵（1×10-1 Pa）；
高真空罗茨泵： 多级干式罗茨泵（高真空多级罗茨泵）
6.1.1.2罗茨泵在真空工程领域中应用：
在中真空范围作为机械增压泵应用，一般与前级 泵（旋片泵，滑阀泵和水环泵等）串联构成真空 机组；
双级或多级罗茨泵机组可获得高真空； 对于干式清洁无油的抽气系统多用气冷式罗茨
泵机组； 对于含水蒸气的被抽系统，多用湿式罗茨泵。
水环－罗茨泵机组2
旋片－罗茨泵机组
滑阀－罗茨泵机组2
6.1.2罗茨泵的工作原理及其结构特点 6.1.2.1罗茨泵的工作原理
但结构复杂，制造成本高。 JO圈密封结构简单，耗功率大，胶圈容易磨损，
但更换方便，成本低。 磁流体密封是一种密封效果及使用寿命长的动密
封型式，功耗小，但成本高。
2、齿轮箱与泵体之间的轴封
由于齿轮箱或端盖壳体内均有预抽管道与泵的出 口相通，即这两部分的真空度与前级泵入口基本 相同。所以齿轮箱与泵腔之间的压差较小，通常 采用迷宫式密封、反螺旋式密封或活塞胀圈密封。
罗茨泵抽气时两个 转子由传动比为1 的一对齿轮带动， 作彼此反向的同步 旋转运动 。转子 彼此无接触，其间 存在间隙。
6.1.2.2罗茨泵具有以下特点：
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）；
பைடு நூலகம்
6.1.3罗茨泵的结构
1－前端端盖；2－油标；3－压力传感器；4－注油塞； 5－放油塞；6－齿轮侧轴承端盖；7－泵体；8－入口法兰 9－出口法兰；10－转子；11－马达侧轴承盖； 12－中间法兰；13－油封处注油塞；14－油封处放油塞； 15－笼形支架；16－电动机；17－泵底座
罗茨泵是双转子容积式真空泵。其在泵腔内有
结构型式示意图1
立式结构
卧式结构
6.1.3.2泵的传动方式
传动方式有如下两种：
1）电动机与齿轮放在转子的同一侧，从动转子的 扭矩由电动机端齿轮直接传过去，所以主动转子 轴的扭转变形小，因而转子与转子之间的间隙就 不会因主动轴的扭转变形较大而改变，故使间隙 在运转过程中均匀。
缺点：主动轴上有三个轴承，给加工和装配带来 一定困难，对齿轮的拆装和检查都不方便，整个 结构也显得不匀称，使泵的重心移向电动机和齿 轮箱一端。所以，采用这种结构的较少。
《真空技术》
培训系列之
一. 真空技术发展概况 （杨乃恒） 二. 真空工程理论基础 （孙丽娜） 三. 真空系统设计 （刘坤） 四. 低真空获得设备 （张以忱） 五. 清洁真空获得技术 （巴德纯） 六. 中真空获得设备 （张以忱） 七. 高真空与超高真空获得设备 （杨乃恒） 八. 真空测量 （刘玉岱） 九. 真空检漏 （刘玉岱） 十. 真空镀膜（一）：PVD物理气相沉积 （张以忱） 十一. 真空镀膜（二）：CVD化学气相沉积 张世伟） 十二. 真空冷冻干燥技术 （徐成海） 十三. 真空设备的自动化控制 （王庆） 十四. 真空材料与真空卫生 （张以忱）
结构图
6.1.3.3泵的密封结构
主要有3个部位： 主动轴外伸部分的动密封（密封外部大气与齿轮
箱之间）； 端盖或齿轮箱与泵体间的静密封； 齿轮箱和泵体间的转子轴的动密封（避免油进入
泵腔，同时预真空与高真空之间得到密封）。
1、主动轴外伸部分的动密封
目前采用较多的是： 双端面摩擦环式机械密封； 带加强环的JO圈密封。 机械密封运转可靠，耗功率小．允许线速度大；
传动方式示意图
2） 电动机与齿轮传动设在转子的两侧
这种结构克服了上述的缺点，但主动轴扭转 变形较大。为了保证转子在运转过程中的间隙， 要求轴应有足够的刚度。
轴与转子要 固结（铸造的转子采用轴转子整 体结构或热压过盈配合，焊接的转子采用转子和 轴直接焊在一起的整体结构）。
这种结构拆卸和装配都很方便。
3、泵体端面的静密封
真空耐油橡胶圈密封，不仅可靠而且拆卸方便。 采用聚氨酯胶垫进行平面密封，不用加工密封槽，
拆卸方便。 有机硅室温硫化橡胶膜密封，密封可靠并且不用
加工密封槽。但用户须备有这种材料，否则不能 自行拆装修理。
6.1.3.4罗茨泵的润滑部位主要有三处 ：
轴封 齿轮 轴承。
对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感；
抽气特点：
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。
两个形状对称的转子，转子形状有两叶、三叶和四 叶。
两个转子按一定相位安装在一对平行轴上， 由轴端齿轮（i =1）驱动做同步反向旋转运动。转 子彼此无接触，转子与泵腔壁也无接触，其间通常 有0.15～1.0mm的间隙。泵腔靠间隙及高转速来密 封（相对密封）。
由于泵腔内无摩擦，转子可高速运转，一般： 500～3000r／min。泵的润滑部位仅限于轴承、齿 轮及动密封处（齿轮箱有油，且与泵腔之间有压差， 预抽管通前级侧）。
6.1.3.1泵的结构特点
转子在泵体中如何安装决定了泵的总体结构。目前国内外 的罗茨泵大致有两种型式：
1）立式：这种结构的进、排气口成水平位置，装配和连接都 比较方便。但泵的重心较高，在高速运转时稳定性差，故 多用于小泵。
2）卧式：泵的进气口在上，排气口在下。有时排气口水平 方向接出，因而，进、排气方向是相互垂直的。排气口可 以从两个方向接出，一端接排气管道，另一端堵死或接旁 通阀。这种结构重心低，高速运转时稳定性好，一般用于 大、中型泵。
6.1.1概述
罗茨泵是一种无内压缩的旋转变容式真空泵
6.1.1.1罗茨泵的种类
低真空罗茨泵： 直排大气的干式单级罗茨泵（10000Pa）和湿式 罗茨泵(2000Pa)；
中真空罗茨泵： 机械增压泵（1×10-1 Pa）；
高真空罗茨泵： 多级干式罗茨泵（高真空多级罗茨泵）
6.1.1.2罗茨泵在真空工程领域中应用：
在中真空范围作为机械增压泵应用，一般与前级 泵（旋片泵，滑阀泵和水环泵等）串联构成真空 机组；
双级或多级罗茨泵机组可获得高真空； 对于干式清洁无油的抽气系统多用气冷式罗茨
泵机组； 对于含水蒸气的被抽系统，多用湿式罗茨泵。
水环－罗茨泵机组2
旋片－罗茨泵机组
滑阀－罗茨泵机组2
6.1.2罗茨泵的工作原理及其结构特点 6.1.2.1罗茨泵的工作原理
但结构复杂，制造成本高。 JO圈密封结构简单，耗功率大，胶圈容易磨损，
但更换方便，成本低。 磁流体密封是一种密封效果及使用寿命长的动密
封型式，功耗小，但成本高。
2、齿轮箱与泵体之间的轴封
由于齿轮箱或端盖壳体内均有预抽管道与泵的出 口相通，即这两部分的真空度与前级泵入口基本 相同。所以齿轮箱与泵腔之间的压差较小，通常 采用迷宫式密封、反螺旋式密封或活塞胀圈密封。
罗茨泵抽气时两个 转子由传动比为1 的一对齿轮带动， 作彼此反向的同步 旋转运动 。转子 彼此无接触，其间 存在间隙。
6.1.2.2罗茨泵具有以下特点：
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）；
பைடு நூலகம்
6.1.3罗茨泵的结构
1－前端端盖；2－油标；3－压力传感器；4－注油塞； 5－放油塞；6－齿轮侧轴承端盖；7－泵体；8－入口法兰 9－出口法兰；10－转子；11－马达侧轴承盖； 12－中间法兰；13－油封处注油塞；14－油封处放油塞； 15－笼形支架；16－电动机；17－泵底座
罗茨泵是双转子容积式真空泵。其在泵腔内有
结构型式示意图1
立式结构
卧式结构
6.1.3.2泵的传动方式
传动方式有如下两种：
1）电动机与齿轮放在转子的同一侧，从动转子的 扭矩由电动机端齿轮直接传过去，所以主动转子 轴的扭转变形小，因而转子与转子之间的间隙就 不会因主动轴的扭转变形较大而改变，故使间隙 在运转过程中均匀。
缺点：主动轴上有三个轴承，给加工和装配带来 一定困难，对齿轮的拆装和检查都不方便，整个 结构也显得不匀称，使泵的重心移向电动机和齿 轮箱一端。所以，采用这种结构的较少。