罗茨泵是双转子容积式真空泵。泵室内有两个对称的转子，转子有两叶、三叶和四叶形状。两个转子彼此反向旋转，并由轴端齿轮驱动同步旋转。转子之间没有接触，转子与泵腔壁之间没有接触。它们之间通常有0.15 ~ 1.0毫米的间隙，泵腔由间隙密封。
由于罗茨泵的泵腔内没有摩擦，转子可以高速运转，一般为1500~3000r/min，不需要润滑油，可以实现无油清洁的泵送过程。泵的润滑部件于轴承、齿轮和动密封。该罗茨油泵无往复部件，可实现良好的动平衡。因此，罗茨泵运行平稳，转速高，体积小，可以获得较大的泵送速度。
罗茨泵多为卧式结构，进口在泵上，出口在泵上。这种水平结构重心低，高速时稳定性好。罗茨泵的两个转子通过一对高精度齿轮同步旋转。大多数泵是直接连接驱动的，而大型泵是皮带驱动的。电机和传动齿轮大多安装在转子轴的两侧，便于安装和拆卸。驱动轴传递的扭矩较大，所以轴要有足够的强度和刚度，轴和转子要固结牢固。罗茨泵的密封至关重要。驱动轴的外伸部分、两个转子的轴承与泵腔之间设置动密封，泵腔与各端盖之间设置静密封。
罗茨油泵厂家为了避免误操作，通常会提供旁通溢流阀。根据罗茨泵的特殊要求，将变速箱、轴承等部分零件与泵腔做成独立结构。
罗茨泵压缩过程中产生的热量传递给转子和泵体。转子很难将热量传递到泵的外部，而泵体的热量很容易散失到周围的大气中。因此，转子和泵体之间存在温差。转子的热膨胀加剧。当泵负荷增加时，转子会消失，膨胀时卡住。于是出现了风冷罗茨泵，用冷却气体或大气直接冷却热转子，从而减小转子与泵壳的温差，提高罗茨泵的热阻。这种风冷罗茨泵可以在高压差和高压缩比的条件下使用。该泵结构简单，冷却器与泵的出口相连，便于维护和更换。由于散热均匀，转子与泵体之间的间隙仍然可以保持很小，有利于提高泵的容积效率。
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