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機非常相似，但其設計和應用是針對真空環境的。

我們可以通過以下幾個核心要點來理解其工作原理：

一、核心結構

羅茨泵的核心結構相對簡單，主要包括：

1.  一對“8"字形轉子：兩個相同的葉形轉子，在泵腔內平行安裝。它們的葉形是嚴格按數學規律設計的共軛曲線（通常是漸開線），確保在運轉時互不接觸。

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

3.  泵殼：容納轉子和形成密閉空間的腔體。

 二、工作過程（一個循環周期）

羅茨泵的工作原理可以看作是一個連續的“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：

    轉子由電機通過同步齒輪驅動，進行高速、反向旋轉。

    當其中一個轉子的前端脫離泵腔的進氣口邊緣時，進氣口與泵腔連通。由于轉子的不斷旋轉，它們會在進氣口一側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：

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

    此時，進氣口和排氣口都被轉子封閉，與這個“氣穴"不相通。轉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：

    當轉子的前端旋轉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（這是羅茨泵系統的組成部分）已經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。

    轉子繼續旋轉，最終將這部分已經升壓的氣體全部推擠到排氣口，由前級泵抽走。

這個過程周而復始，實現了氣體從低壓側（入口）向高壓側（出口）的連續輸送。