罗茨真空泵不用加润滑油，注意转子间隙
罗茨真空泵（简称：罗茨泵）是一种变容真空泵，其内部装有两个反向同步旋转的叶形转子，转子间、转子与泵壳内壁间存在细小间隙且互不接触。
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历经长期运行考验，故而应在国内大力推广应用。它还广泛应用于石油、化工、冶金、纺织等工业领域。真空泵配件作为真空泵消音器，用于治理真空泵的噪声问题。
一、工作原理
罗茨泵是一种无内压缩的真空泵，压缩比通常较低，所以高、中真空泵需要前级泵。它是具有一对同步高速旋转的鞋底形转子的机械真空泵，不能单独抽气，前级需配备油封、水环等可直排大气的泵。其结构和工作原理与罗茨鼓风机相似，工作时吸气口与被抽真空容器或真空系统主抽泵相连。这种真空泵的转子之间、转子与泵壳之间互不接触，间隙一般为0.1～0.8毫米，无需用油润滑。转子型线有圆弧线、渐开线和摆线等，渐开线转子泵的容积利用率高，加工精度易于保证，故多用渐开线型。罗茨真空泵的转速可达3450～4100转/分，抽气速率为30～10000升/秒，极限真空：单级为6.5×10^-2帕，双级为1×10^-3帕。
罗茨泵的极限真空不仅取决于泵本身结构和制造精度，还取决于前级泵的极限真空。为提高泵的极限真空度，可将罗茨泵串联使用。其工作原理与罗茨鼓风机相似，由于转子不断旋转，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空间全封闭，泵腔内气体没有压缩和膨胀。但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，排气侧气体压强较高，会有一部分气体返冲到空间v0中，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，保持有一定间隙，可实现高转速运行。
二、结构组成
罗茨真空泵的两个转子在泵体中的布置方式决定了泵的总体结构，国内外罗茨真空泵的总体结构布置一般有三种方案：
1. 立式：两个转子的轴线呈水平安装，但两个转子轴线构成的平面与水平面垂直，这种结构的泵进排气口呈水平设置，装配和连接管道都比较方便。但其缺点是泵的重心太高，高速运转时稳定性差，所以除小规格的泵外，采用这种结构型式的不太多。
2. 卧式：两个转子的轴线呈水平安装，两个转子轴线构成的平面成水平方向，这种结构的泵进气口在泵上方，排气口在泵下方（也有相反的情况）。下边的排气口一般为水平方向接出，所以进排气方向相互垂直。排气口接一个三通管向两个方向开口，一端接排气管道，另一端死或接旁通阀时使用。这种结构的特点是重心低，高速运转时稳定性好，国内外大中型泵多采用此种结构型式。
3. 竖轴式：国外有的罗茨泵的两个转子轴线与水平面垂直安装。这种结构的装配间隙容易控制，转子装配方便，占地面积小，但齿轮等传动机构装拆不便，润滑装置也较复杂。当总体结构决定后，泵体本身的结构与形状也就相应地决定了。
4. 带溢流阀的罗茨泵：为防止超载引起事故，罗茨泵上装有一个比较可靠的安全保护器，即在旁通管路上装有一个溢流阀。排气口处于规定压力时，溢流阀关闭。当其排气口压力超过规定压力时，溢流阀的阀门自动被顶开而产生溢流，排气口压力变正常后，溢流阀再自行关闭。它能自动调节，也是泵的允许压差装置，因此溢流阀最大的好处是使罗茨泵能连同前级泵一起，在各种压力范围内能连续运转。采用这种设计，能使真空容器在粗真空状态的抽气停息时间可缩短30~50%。对于比较大的泵，溢流阀安装在泵体外边的旁通管路上，在比较小的泵上，溢流阀则装在泵壳内。
5. 带蒸汽冷凝器的罗茨泵：在需要抽吸蒸汽的情况下，抽气机组必须设计能使蒸汽冷凝的冷凝器，这个冷凝器可装在泵之前或装在泵之后，而不装在罗茨泵的泵体上。在某种情况下，冷凝升华吸热能够减少罗茨泵发热。假设采用了复式冷凝器，在维修时可用适当的溶剂清除污垢，蒸汽就能顺畅地在导管中流动。
三、理论抽速
P0—罗茨真空泵的极限压力；P0φ—前级真空泵的极限压力；11.6F —20℃时空气的导通能力；因此选择不同的前级泵可以获得不同的极限真空
四、冷却装置
1. 空气冷却：罗茨真空泵因输送和压缩气体产生热量，这些热量须从转子传至壳体散发。但在低压下，气体对热的传导和对流性能差，转子吸收的热量不易散出，导致转子温度高于壳体温度。由于转子热膨胀，转子与转子间、转子与泵壳间的间隙减小，在压差高时尤为严重，甚至造成转子卡死，使泵损坏。为使罗茨泵在较高压差下工作，扩大使用范围，增加泵的可靠性，必须设法散出转子产生的热量，即对转子进行冷却。空气冷却运用在泵的排气口处设置密集冷却片，用冷水管冷却或直接安装冷却水管，使排气口处气体降温的原理，有效散出罗茨泵转子在压缩气体中产生的热量。排气压力较高时，气体分子密度大，热传导性能好，冷却效果更佳。使用这种方法能保证泵在较高压差下工作，实验证明，一台罗茨泵在30Torr压差下运转6h，其转子与外壳的温度差为22度，安装冷却器后，在85Torr压差下长期运转，温差不超过17度。一般来说，罗茨真空泵采用空气冷却后，可将压差提高80Torr，而不加冷却器一般只能达到15~30Torr。这种冷却方法与环境温度有关，环境温度高，吸入气体温度高，冷却效果就不好。此外，这种方法只能避免高压差产生的高热，不能防止泵压缩过程中发热引起间隙变小的问题，所以受泵本身间隙的限制。
2. 转子的内部冷却：为使罗茨真空泵在更高压差下工作，可采取将转子用循环油冷却的方法，在泵轴两端分别有油孔、油径轴头打入，经转子内壁再从另一端排出。冷却油除冷却转子外，还润滑齿轮和轴承。这种冷却效果较好，泵运转时转子温度低于外壳温度，大泵常采用这种方式。例如在80Torr压差下工作时，罗茨真空泵转子温度较外壳低78度，同时还发现泵负荷越重时，间隙越大，这是因为转子用油冷却，温度比壳体低，负荷越大，壳体膨胀越厉害，轴间距加大，所以间隙会增大。由于负荷大，转子和壳体温差不断增高，使间隙不断增大，这会使首逆流增大，引起罗茨真空泵抽速下降。为克服这个缺点，罗茨泵在高负荷下工作时，需要采用有效措施，一般是将罗茨真空泵的外壳和转子同时采用油循环系统进行冷却。
3. 转子的油膜冷却：这种冷却方法是在罗茨真空泵入口处连接一个输油管，用均匀滴下的冷却油带走转子的热量。油经过滤器、冷却器，通过密封良好的油泵，再经过输油管将油送到泵的入口。油滴到转子上之后，随着转子的旋转而均匀分布在转子的表面上。这不仅将转子的热量带走，同时在两个转子表面上形成油膜，防止气体的逆流，还能将转子表面上依附的微细尘埃带走。在泵的出口处设有油槽，收集废油，经过过滤，冷却后重新循环使用。此种方法效果良好。但由于泵内有油，失去了罗茨泵无油蒸汽污染真空系统的特点。再则油具有一定的粘度，对高速旋转的罗茨泵转子增加了不少的摩擦力，当然使泵的功率消耗增加