一文带你全面了解罗茨真空泵
01 罗茨泵的工作原理
罗茨真空泵的工作原理见图1。罗茨泵主要部件是在泵腔两根平行轴上，装有一对“8”字形断面的转子，两转子通过齿轮传动后以等角速度作方向相反的旋转运动。
a
b
c
d
图1 罗茨泵工作原理
当转子按箭头方向旋转到图 a、b 所示位置时，被抽气体从吸气口进到由转子与泵壳和端盖构成的空间中，当转子继续旋转到图c所示位置时，吸气终了，吸入的气体被转子、泵壳和端盖所封闭。
当转子继续旋转到图d所示位置时，则排气口端较高压力的气体就反冲到这部分空间中。
由于转子继续旋转，便把被抽气体和反冲回来的气体一起驱压到排气口处而被抽走。
泵轴每转一周，完成上述四个动作过程，即共排出上述四个过程气体，旋转的罗茨泵转子不停的旋转，从而形成真空，这就是罗茨真空泵的容积作用原理。
罗茨真空泵在工作中还包含着分子作用原理。当罗茨真空泵与前级泵串联工作时，由于吸气口的压强很低，泵的转速又很高(1000~3000r/min)，转子表面的线速度接近于分子的热运动速度，碰撞在转子上的气体分子可以被转子携带到压强较高的排气口，由前级泵排走。
02 罗茨真空泵的结构形式
1、泵总体结构型式
罗茨真空泵的泵体的布置结构决定了泵的总体结构。目前国内外的罗茨真空泵总体结构大致有三种型式：
1）立式结构的进、排气口水平设置，装配和连接管路都比较方便。但泵的重心较高，在高速运转时稳定性差，故这种型式多用于小泵。
2）卧式泵的进气口在上，排气口在下。有时为了真空系统管道安装连接方便，可将排气口从水平方向接出，即进、排气方向是相互垂直的。
此时，排气口可以从左或右两个方向开口，除接排气管道一端外，另一端堵死或接旁通阀。
这种泵结构重心低，高速运转时稳定性好。一般大、中型泵多采用此种结构。
3）泵的两个转子轴与水平面垂直安装。这种结构装配间隙容易控制，转子装配方便，泵占地面积小。
但泵重心较高且齿轮拆装不便，润滑机构也相对复杂。仅见于国外产品。
2、泵的传动方式
罗茨真空泵的两个转子是通过一对高精度齿轮来实现其相对同步运转的。主动轴通过联轴器与电机联接。
在传动结构布置上主要有以下两种：其一是电动机与齿轮放在转子的同一侧。
从动转子由电动机端齿轮直接传过去带动，这样主动转子轴的扭转变形小，则两个转子之间的间隙不会因主动轴的扭转变形大而改变，故使转子之间的间隙在运转过程中均匀。
这种传动方式的最大缺点是：a.主动轴上有三个轴承，增加了泵的加工和装配难度，齿轮的拆装及调整也不便；b.整体结构不匀称，泵的重心偏向电动机和齿轮箱一侧。
另一种是电动机和传动齿轮分别装在转子两侧。这种形式使泵的整体结构匀称，但主动轴扭转变形较大。
为保证转子在运转过程中的间隙均匀，要求轴应有足够的刚度，轴和转子之间的联接要紧固（目前已有转子与轴焊或铸成一体的结构）。这种结构拆装都很方便，所以被广泛采用。
03 罗茨泵的特征
启动快，耗功少，运转保护费用低，抽速大、效力高，对被抽气体中所含的大批水蒸汽和灰尘不敏感，在100～1帕压力规模内有较大抽气速率，能敏捷消除忽然放出的气体。
这个压力规模恰益处于油封式机械真空泵与分散泵之间。
因而，它常被串联在分散泵与油封式机械真空泵之间，用来进步两头压力规模的抽气量。这时它又称为机械增压泵。
1）在较宽的压力规模内有较大的抽速；
2）转子具备良好的几何对称性，故振动小。
转子间及转子和壳体间均有间隙，不必光滑，摩擦丧失小，可大大下降驱动功率，从而可完成较高转速；
3）泵腔内无需用油密封和光滑，可增加油蒸气对真空体系的净化；
4）泵腔内无收缩，无排气阀。构造简朴、紧凑，对被抽气体中的灰尘和水蒸汽不敏感；
5）收缩对比低，对氢气抽气后果差；
04 罗茨真空泵的应用
罗茨真空泵在石油、化工、塑料、农药、汽轮机转子动平衡、航空航天空间模拟等装置上得到了长期运行的考验，所以应该在国内大力推广和应用。
同时罗茨真空泵广泛用于真空冶金中的冶炼、脱气、轧制，以及、食品、医药工业中的真空蒸馏、真空浓缩和真空干燥等方面。真空泵配件为用于真空泵噪声治理的，真空泵消音器。
转子外表为外形较为庞杂的曲线柱面，加工和检讨对比艰难。罗茨泵近几年在海内外得到较快的开展。在冶炼、石油化工、电工、电子等行业得到了普遍的运用。
05 罗茨真空泵安装
1）罗茨真空泵应安装在干燥、通风良好和清洁的场所。
2)罗茨真空泵的环境温度为5-40℃。
3）罗茨真空泵应水平安装，其周围应留有充分的余地，便于日常检查、维护保养。装拆方便。
4）接通电源后，电机转向应符合泵上转向箭头所示。
5）连接被抽容器的管道应清洁、无杂质等异物，孔径不应小于泵口口径，长度宜短，以保证其有足够的通导能力，管道连接应密封不漏。
6）被抽气体应无颗粒状固体进入泵腔。
7）罗茨真空泵与前级泵连接应装弹性管以减少前级泵引起的震动。
8）电气设备必须有互锁保护装置，当前级泵停止工作时罗茨泵必须同时停止。
9）小泵可以直接启动，大泵须设启动器。
06 罗茨真空泵使用说明
新泵就位后先查看油位，齿轮侧油位以油面浸没3-5齿为宜，电机侧以油窗中心略高为宜，轴伸上油杯不应缺油，各部位润滑油均采用1号真空泵油。
1、罗茨真空泵启动程序：
1）启动前级泵。
2）打开前级泵预抽管路上的阀门和罗茨泵进气口上的阀门。
3）待系统内的压力达到罗茨真空泵的允许压力后，关闭预抽阀门，起动罗茨真空泵，如无预抽管路及阀门，则待达到起动压力后起动罗茨真空泵，此过程亦可采用压力传感器自动控制，实现整个过程的自动化。
4）根据真空系统的实际情况，如果不是大的真空系统，则起动前级泵后即可起动罗茨真空泵。
如果是较大的真空系统，虽然带溢流阀的罗茨真空泵具有过载保护作用，但这种保护只是对电机的保护，罗茨泵本身仍可因为长时间工作在高压力下，而产生过热卡死，应待前级泵抽到一定压力后再起动罗茨泵。
2、罗茨真空泵停车程序
1）关闭罗茨真空泵进气阀。
2）从上到下逐级停罗茨真空泵，最后停前级泵，严禁搞错停车程序。
3）前级泵停车后，立即向前级泵进气口放气。
3、罗茨真空泵运转中的注意点
1）运转中必须按照罗茨真空泵的技术规格使用，在正常情况下，罗茨真空泵的入口压力在1330Pa以下，泵的最大压差不得高于其最大允许压差值。
2)注意电动机负荷和泵的各部位温升，在正常运转情况下，泵的最高温升不得超过40℃，最高温度不得超过80℃。
如果选用水环泵作为前级泵时，有时因两泵抽速配比比较大时，可能使罗茨泵的温升有所提高，但泵的最高温度不得超过100℃。
3）运转中不应有不规则的异常振动和异常噪声。
4）如发现在运转中有电机过载，温升过高，声音异常，振动大等情况时，应立即停机检查原因，排除故障。
07 罗茨真空泵的保养
1）每天对油位进行检查，油位过高，使温度升高，油位过低，造成润滑不良。每月检查油的品质，如果变质须马上更换。
2）每天检查泵的温升，电机负荷及温升。
3）定期检查罗茨泵的轴承、油封、齿轮等部件，如有损坏应予更换。
08 罗茨真空泵的故障及排除方法
1.故障现象：泵的抽气量不够
产生原因:
1)真空泵的转速不够；
2)密封不严，在进气管路的连接处或轴封处漏气；
3)泵的转子与转子、转子外圆与泵壳，转子端面与端盖周的间隙过大，气体返流量增大；
4)环境温度或冷却水的温度过高。
排除方法：
1)如泵的转速不够，且抽气量是与泵的转速成正比，则泵的抽气量就会下降。
这有两种情况；一种情况是泵的转速未配备好，也就是皮带轮的直径不合适，可更换皮带轮，改变皮带轮的直径；
另一种情况可能是皮带安装不当、未张紧，皮带打滑而降低了转速，这可调节电机位置，使皮带张到一定紧度。
2)查明何处漏气，如是连接法兰处漏气，则可能是由于连接螺钉松动，垫圈压破变质或者是法兰面加工不平；
如是在轴封处漏气，则有可能是密封皮碗未装正或破裂，此时则更换皮碗并装正；
若是填料密封的，可将扎进的填料掏出，更换新的，但填料的接口必须是斜面而互相搭接服贴，第一圈的接口必须与第二圈的接口错开，不能在同一位置上。
3)若转子与转子型面间的间隙不均匀，在转圈中处间隙大，另一处间隙小，这由于在装配时同步齿轮的啮合状况未调整好，则这对同步齿轮之一的齿轮作轮毂固定，另一个齿轮的轮毂做成可以调节的，因为两转子的外型是共轭曲面，要互相正常啮合。
与此同时，外端的传动齿轮(同步齿轮)也要处于正常啮合状态，这样转子才能正常传动。
否则，即使能转动，也可能出现在转冠中，两转子间的间隙时大时小。
在这种状态下，将可调齿轮连接轮毂的螺钉拧松并拔出定位销钉，进行调节，便转子的啮合和齿轮的啮合同时达到正常啮合状态，这时各处间隙就均匀了，重新拧紧螺钉，重铰销钉孔并装上销钉定位。
倘如转子外径与泵壳的间隙某处过大，则可拧松端盖与泵壳的连接螺钉，拔出定位销，进行调节，待各处间隙都均匀了，再拧紧螺钉，重铰端盖与泵壳的定位销孔并装上锥销。
4)环境温度升高则抽气量就会降低，针对这种情况，尽量将注入水温降低。
2.故障现象：真空度不够高
产生原因：
1)进气系统密封不严，有漏气现象；
2)泵本身密封不严，在轴封处漏气；
3)转子与转子或转子与壳体的间隙过大，空气温度过高：
4)泵的进出口气体介质的压力差过大。
排除方法：
解决前3种故障的办法与前述方法相同。其中，空气温度过高，会降低真空度，如果是湿式泵则可在进气口处注入冷水，如果是干式泵则在出气口加冷却器，降低空气温度。
对4)款压差过大的原因甚多，如是干式泵需检查安全阀(溢流阀)是否失灵，如失灵出气压力可能偏高，如是湿式泵则可能是出口水封压力过高或者是出口管径过小、弯头太多而增加了出口阻力所致，针对实际情况予以排除。
3.故障现象：停车后泵再启动困难
产生原因：
有时泵在连续运行时，未发现有什么不正常的现象发生，一旦在短暂的时间内停止运转，再启动就感到困难，甚至不能启动，这种现象的发生，如是湿式泵，则可能有下列原因：
1)泵壳内壁和转于外表面水垢积沉太厚，将间隙堵死了；
2)在安装或更换进气管道时，未很好将管内清洗干净，致使焊渣或其它硬杂物带进了泵内；
3)转子发生串位，转子端部与端盖发生了摩擦而增大了阻力；
4)转子轴弯曲，转子或同步齿轮咬死。
排除方法：
1)进入泵的冷却水，有的是未经过处理的硬水，钙质太重而在泵内产生沉积，尤其是未经处理的硬水又在泵内处于50-60℃温度下工作，就更容易沉积而成为水垢堵塞了泵的间隙。
解决的办法有二：一为机械法，就是用铲刀或刮刀把水垢铲除，另一办法是采用化学的方法，可用浓度为5％～10％的盐酸。
其中，用化学法清除垢结束后，须用蒸汽和水进行洗涤，以免设备被腐蚀。为了避免产生严重的结垢现象，冷却水应该是经过处理的温度在20℃以下的清洁冷水；
2)在装管子之前，一定要将管内清理干净，在有条件的场合，先将管内壁通擦干净，而后用压缩空气吹洗；
3)取出转子重新装配，并查明原因何在，针对具体情况而予以适当处理；
4)将转子从泵壳中取出，并将其放在两个平行而等高的刀口上或与此类似的支架上，用千分表检查转子轴是否有弯曲和弯曲度的大小和方向，如弯曲度小则用压力机矫直，如弯曲度大则需更换。
4.故障现象：泵在运转时噪声增大
产生原因：
1)转子与转子或转子与壳体之间间隙不均匀或不合适而发生了摩擦，在这种情况下噪声则可剧烈增加；
2)同步齿轮啮合不好，或齿间间隙过大，或者是齿轮箱内缺乏润滑油，齿与齿处于干摩擦状态，这时齿箱内的噪声也会剧烈增加：
3)泵的转速过高，工作介质(空气和水)在泵腔内和稳压箱中产生剧烈的碰撞，甚至泵还发生振动，当然噪声也就增大了。
排除方法：
要仔细分析查听，找出噪声发源于何处，然后查出产生噪声的原因，随之降低噪声的办法也是有的。
1)如果转子与转子或转子与泵壳发生摩擦而产生噪声，这是完全可以测听出来的，按照前面所述的调节转子间隙的方法进行仔细调整，使其各个间隙都符合要求：
2)将同步齿轮中的一个，即轮毂是镶上去的那个齿轮的轮毂连结螺钉拧松，并拔出定位销，转动齿圈，使其啮合正常。
按规定在齿轮箱内加足润滑油，克服干摩擦现象，噪声自然就降低了；
3)如果转速确实过高，则可更换皮带轮而降低转速，或同时在稳压箱的出口侧添加一个消声器。
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