罗茨真空泵的工作原理

罗茨真空泵的工作原理

罗茨真空泵，又被称为机械增压泵，是一种容积式真空泵。它的工作原理与我们熟悉的罗茨鼓风机非常相似，但其设计和应用是针对真空环境的。

我们可以通过以下几个核心要点来理解其工作原理：

一、核心结构

罗茨泵的核心结构相对简单，主要包括：

1.  一对“8"字形转子：两个相同的叶形转子，在泵腔内平行安装。它们的叶形是严格按数学规律设计的共轭曲线（通常是渐开线），确保在运转时互不接触。

2.  同步齿轮：安装在泵体外的一对精密齿轮。它的关键作用是强制驱动两个转子保持同步、反向旋转，并维持它们之间以及它们与泵壳之间极小的间隙。

3.  泵壳：容纳转子和形成密闭空间的腔体。

 二、工作过程（一个循环周期）

罗茨泵的工作原理可以看作是一个连续的“气体搬运"过程，其本身并不对气体进行压缩。具体步骤如下：

1.  吸气阶段：

    转子由电机通过同步齿轮驱动，进行高速、反向旋转。

    当其中一个转子的前端脱离泵腔的进气口边缘时，进气口与泵腔连通。由于转子的不断旋转，它们会在进气口一侧形成一个不断增大的容积空间，从而将气体从进气口“捕获"并带入泵腔。

2.  隔离与输送阶段：

    转子继续旋转，将一定量的气体隔离在两个转子与泵壳之间形成的封闭空间内（这个空间被称为“气穴"）。

    此时，进气口和排气口都被转子封闭，与这个“气穴"不相通。转子就像一对非接触的活塞，将气体封闭并原封不动地向排气口方向推送。

3.  排气阶段：

    当转子的前端旋转到接近排气口边缘时，被封闭的“气穴"开始与排气口连通。

    此时，由于前级泵（这是罗茨泵系统的组成部分）已经在排气口维持了一个较高的压力（通常是1-100 Pa量级），而被输送过来的气体压力较低，高压气体会迅速“倒灌"回这个“气穴"空间，使其压力在瞬间与前级压力平衡。

    转子继续旋转，最终将这部分已经升压的气体全部推挤到排气口，由前级泵抽走。

这个过程周而复始，实现了气体从低压侧（入口）向高压侧（出口）的连续输送。