羅茨真空泵的工作原理

羅茨真空泵的工作原理

羅茨真空泵，又被稱為機械增壓泵，是一種容積式真空泵。它的工作原理與我們熟悉的羅茨鼓風(fēng)機非常相似，但其設(shè)計和應(yīng)用是針對真空環(huán)境的。

我們可以通過以下幾個核心要點來理解其工作原理：

一、核心結(jié)構(gòu)

羅茨泵的核心結(jié)構(gòu)相對簡單，主要包括：

1.  一對“8"字形轉(zhuǎn)子：兩個相同的葉形轉(zhuǎn)子，在泵腔內(nèi)平行安裝。它們的葉形是嚴格按數(shù)學(xué)規(guī)律設(shè)計的共軛曲線（通常是漸開線），確保在運轉(zhuǎn)時互不接觸。

2.  同步齒輪：安裝在泵體外的一對精密齒輪。它的關(guān)鍵作用是強制驅(qū)動兩個轉(zhuǎn)子保持同步、反向旋轉(zhuǎn)，并維持它們之間以及它們與泵殼之間極小的間隙。

3.  泵殼：容納轉(zhuǎn)子和形成密閉空間的腔體。

 二、工作過程（一個循環(huán)周期）

羅茨泵的工作原理可以看作是一個連續(xù)的“氣體搬運"過程，其本身并不對氣體進行壓縮。具體步驟如下：

1.  吸氣階段：

    轉(zhuǎn)子由電機通過同步齒輪驅(qū)動，進行高速、反向旋轉(zhuǎn)。

    當(dāng)其中一個轉(zhuǎn)子的前端脫離泵腔的進氣口邊緣時，進氣口與泵腔連通。由于轉(zhuǎn)子的不斷旋轉(zhuǎn)，它們會在進氣口一側(cè)形成一個不斷增大的容積空間，從而將氣體從進氣口“捕獲"并帶入泵腔。

2.  隔離與輸送階段：

    轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，將一定量的氣體隔離在兩個轉(zhuǎn)子與泵殼之間形成的封閉空間內(nèi)（這個空間被稱為“氣穴"）。

    此時，進氣口和排氣口都被轉(zhuǎn)子封閉，與這個“氣穴"不相通。轉(zhuǎn)子就像一對非接觸的活塞，將氣體封閉并原封不動地向排氣口方向推送。

3.  排氣階段：

    當(dāng)轉(zhuǎn)子的前端旋轉(zhuǎn)到接近排氣口邊緣時，被封閉的“氣穴"開始與排氣口連通。

    此時，由于前級泵（這是羅茨泵系統(tǒng)的組成部分）已經(jīng)在排氣口維持了一個較高的壓力（通常是1-100 Pa量級），而被輸送過來的氣體壓力較低，高壓氣體會迅速“倒灌"回這個“氣穴"空間，使其壓力在瞬間與前級壓力平衡。

    轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，最終將這部分已經(jīng)升壓的氣體全部推擠到排氣口，由前級泵抽走。

這個過程周而復(fù)始，實現(xiàn)了氣體從低壓側(cè)（入口）向高壓側(cè)（出口）的連續(xù)輸送。