羅茨式真空泵的工作原理與羅茨鼓風(fēng)機(jī)相似，如圖1所示。在泵腔內(nèi)，有兩個相互垂直的“8”字形的轉(zhuǎn)子安裝在一對平行軸上，由一對傳動比為1的齒輪帶動，作彼此反向的同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

圖1 羅茨式真空泵工作原理圖

轉(zhuǎn)子不斷旋轉(zhuǎn)，被抽氣體從進(jìn)氣口吸入到轉(zhuǎn)子與泵殼之間的空間內(nèi)，再經(jīng)排氣口排出。在轉(zhuǎn)子之間，轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁之間，保持有一定的間隙，可以實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

由于羅茨真空泵無內(nèi)壓縮，通常壓縮比很低，所以在高、中真空工作時，羅茨泵需要前級泵，或者也可將羅茨泵串聯(lián)使用。

按其用途分，羅茨真空泵主要可以分為三類：

1.普通羅茨真空泵

普通羅茨真空泵抽速從30L/s到20000L/s，包括帶溢流閥的羅茨泵和不帶溢流閥的羅茨泵。目前，普通羅茨泵廣泛應(yīng)用于真空冶煉、真空鍍膜、真空浸漬、醫(yī)藥化工的蒸餾和精餾等各個領(lǐng)域。

2.氣冷式羅茨真空泵

氣冷式羅茨真空泵（即氣體循環(huán)冷卻真空泵）主要由轉(zhuǎn)子、泵體及冷卻器等組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。冷卻氣體從泵體的兩側(cè)進(jìn)入泵的吸氣腔，使泵體不會因壓縮氣體而出現(xiàn)過熱，但對泵的抽氣性能沒有任何影響，由于這種特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其可以在高壓差和高壓縮比下長期可靠運(yùn)行，這種對稱結(jié)構(gòu)可以保證泵在運(yùn)行過程中壓縮熱達(dá)到平衡。

圖2 氣冷式羅茨泵結(jié)構(gòu)示意圖

氣冷式羅茨真空泵泵的最大允許壓差可達(dá)8.7×104Pa，可以直接排入大氣。在普通羅茨泵不能承受的大負(fù)載、短時間抽氣，大抽速的場合中，氣冷式羅茨真空泵已得到廣泛的應(yīng)用。

但是，此泵不能單獨(dú)使用，必須與前級泵串聯(lián)使用，如滑閥泵、水環(huán)泵、旋片泵等。

3.水冷式羅茨真空泵

水冷式羅茨真空泵工作原理與水冷式羅茨泵相似，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，廣泛應(yīng)用于造紙及工業(yè)除塵等行業(yè)。

圖3 水冷式羅茨真空泵結(jié)構(gòu)示意圖

國產(chǎn)羅茨真空泵應(yīng)提高其綜合性能，包括提高齒輪精度、轉(zhuǎn)子加工精度及運(yùn)動平穩(wěn)性，降低軸承腔往泵工作腔的返油，選擇合理間隙及改善軸承的安裝方式等。按行業(yè)發(fā)展的需要，為提高羅茨泵長期運(yùn)行的可靠性，羅茨真空泵可以向以下幾個方向發(fā)展：

1.真空電機(jī)羅茨真空泵

由于轉(zhuǎn)軸不伸至大氣，因而真空電機(jī)羅茨真空泵密封更嚴(yán)，徹底解決了軸封的漏油問題。特別適合使用在需要抽吸有污染性的、有放射性的氣體的場合。

2.完全干式的羅茨真空泵

目前，國內(nèi)的羅茨泵齒輪腔與泵腔、軸承腔與泵腔之間，多采用迷宮密封的方式。這種密封不能徹底隔斷泵腔與齒輪腔和軸承腔。

泵在工作過程中，氣體和水分會進(jìn)入齒輪腔與軸承腔，引起兩腔內(nèi)的油乳化，大大縮短了軸承和齒輪的壽命。在真空灌裝汽油、化工蒸餾氣體等真空作業(yè)中，抽吸時需要抽氣速率大于1450L/s并且要求在入口壓力2500~6000Pa的條件下，真空泵能長期安全工作。

因而，必須研發(fā)完全隔斷泵腔與軸承腔和齒輪腔的羅茨真空泵，隔斷的密封形式也有待進(jìn)一步的探討。

3.大抽速、耐高壓差羅茨真空泵

變壓吸附分離技術(shù)最廣泛的應(yīng)用是工業(yè)氣體的分離提純，例如化工行業(yè)的減壓蒸餾和精餾；航空航天及電力行業(yè)的大容器快速抽真空；快速抽除釆煤過程中產(chǎn)生的瓦斯，還可以進(jìn)一步回收瓦斯，解決目前采用水環(huán)泵造成的水資源污染的問題。

另外，由于羅茨真空泵組合與水蒸氣噴射泵相比具有節(jié)能、啟動快等顯著特點(diǎn)，也可以在冶煉行業(yè)加以推廣。

4.直排大氣的二、三級羅茨真空泵

二級羅茨真空泵的極限壓力可以達(dá)到（1~2.5）×103Pa，并能在大氣壓到（1.5~3）×103Pa范圍工作；三級羅茨真空泵的極限壓力可以達(dá)到50Pa，并能在大氣壓到100Pa范圍工作；羅茨型干式泵是屬于較大型的干式泵，由于可以替代羅茨水環(huán)機(jī)組，且又為干式易于回收被抽氣體，在化學(xué)工業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。