双级真空泵通常由两个相同或不同类型的真空泵级联组成，形成一个高效率的真空泵系统。这种配置可以显著提高真空泵的极限真空度和抽气速率。在双级真空泵中，**级泵（高压级）首先将气体从系统中抽出，然后将气体传递到第二级泵（低压级），后者进一步将气体抽至更低的压力。这种结构有助于减少每个泵级的工作负荷，从而提高整个系统的性能和可靠性。双级真空泵的优点是抽气效率高、极限真空高、使用寿命长、抽除水蒸气能力强、振动小、噪声低、外型美观精制、泵体采用新材料、新工艺、内置自动防返油止回阀、方便，多档的气镇阀控制、结构简单、使用方便、易于维修。缺点主要是结构复杂，造价较高，维护成本也相对较高。在选择双级真空泵时，应考虑具体应用的要求，包括所需的真空度、抽气速率、工作介质和环境条件，以确保选用最合适的泵型和配置。
- 提高极限真空度：双级配置可以实现比单级真空泵更低的极限真空度，这对于需要极高真空度的应用尤为重要。
- 增加抽气速率：两个泵级的协同工作可以提供更快的抽气速率，缩短达到所需真空度的时间。
- 减少单个泵的工作负荷：分配到两个泵级的工作负载可以减少磨损，延长泵的使用寿命。
- 提高能效：由于泵在较低的压力下工作，能量消耗通常较低，提高了能效。
- 成本较高：相比单级泵，双级真空泵的成本通常更高，因为它包含两套泵和相关的控制系统。
- 维护复杂性：双级真空泵的维护可能比单级泵更复杂，需要定期检查和调整两个泵级。
- 占用空间较大：由于包含两个泵级，双级真空泵的总体积和占地面积可能会更大。
双级真空泵的极限真空度取决于泵的设计和使用的材料。例如，双级旋片式真空泵的极限真空度可以达到10^-4托（1托=133.322帕斯卡）或更低。双级水环式真空泵的极限真空度可以达到0.097 MPa（97 mbar），而在配合大气喷射器时，吸气压力可达10 mbar。双级液环真空泵的极限真空度可以达到33 hPa（330 mbar）。这些数值表明双级真空泵能够覆盖广泛的真空应用范围。
1. 双级旋片式真空泵组合
由两个旋转的旋片组成，两个旋片的方向相反，气体进入泵体后被**级旋片压缩和抽出，进入第二级旋片，再次被压缩和抽出，最后排出泵体，完成整个真空抽取过程。- 缺点：相对于其他类型的真空泵，双级旋片式真空泵的极限真空度可能不是最高的，不适合极端真空应用。在高温或含有腐蚀性气体的环境中，旋片式真空泵的性能和耐用性可能会受到影响。
- 能够达到的真空度：双级旋片式真空泵的极限真空度通常在10^-2到10^-3托（1托 = 133.322 Pa）范围内。
2. 旋片式真空泵与罗茨真空泵组合
前级为旋片式真空泵，后级为罗茨真空泵。旋片式真空泵利用旋片在泵腔内旋转来抽取气体，罗茨真空泵则通过两个相反方向同步旋转的叶形转子来实现气体的抽取，二者串联使用。这种组合可以提高抽气速度和真空度，适用于真空冶炼、电力电容器、变压器真空热处理等领域。它的极限真空度可达10^-2Pa。- 优点：能够提供从大气压到较高真空度的连续抽气，适用于多种工艺过程。
- 缺点：油封式泵可能会引入油蒸汽污染，需要额外的冷阱或过滤器。
3. 水环式真空泵与罗茨真空泵组合
利用水环式真空泵的粗抽能力和罗茨真空泵的高真空性能。水环式真空泵通过泵腔容积的变化实现进气、压缩、排气，是一种变容量真空泵，罗茨真空泵则是一种无内压缩的真空泵，两者串联工作。这种组合可以提高真空泵的抽气速度和极限真空度，适用于化工、制药、食品加工等领域。其极限真空度可达25Pa。4.1 串联罗茨真空泵
用途：常被用于需要极高真空度的工业应用中，如半导体制造、真空镀膜、真空冶金等。
优点：能够达到较高的真空度，一般在10^-3至10^-4托（Torr），甚至更高。
缺点：成本较高，维护复杂，对前级泵依赖性强。
4.2并联罗茨真空泵
用途：适用于需要大抽速但对极限真空要求不高的场合，如气力输送、污水处理曝气等。
优点：提供高抽速，减少处理时间，结构相对简单。
缺点：极限真空度不如串联配置，效率可能受并联泵间匹配影响。
用途：罗茨泵与扩散泵的组合，用于需要极高真空的科研和工业应用，如真空镀膜。优点：能够达到非常高的真空度，通常在10^-7托以上。缺点：扩散泵运行时产生大量热量，需要冷却，且油蒸汽可能回流污染真空腔体。
用途：罗茨泵与分子泵的组合，适用于高真空和超高真空应用，如质谱仪、表面科学等。
优点：能够达到极高的真空度，一般在10^-10托以上。
缺点：成本高昂，维护要求高，对操作环境敏感。
选择使用双级真空泵的情况通常基于以下几个因素：
1. 需要更高的真空度：
双级真空泵相比单级真空泵能够达到更低的极限压力，即更高的真空度。这是因为双级泵通过两个阶段的压缩，能更有效地排除气体，从而获得更深的真空。如果应用需要接近或达到高真空（10^-3至10^-1帕斯卡）甚至更高真空度，那么双级真空泵将是更好的选择。2. 提高抽速和效率：
在一些需要快速达到真空状态的工业应用中，双级真空泵因其更高的抽速和效率而被优先考虑。它们能够更快地抽空容器或系统，缩短生产周期，提高生产率。3. 处理大容量或复杂气体：
当系统需要处理大量气体或含有难以压缩的混合气体时，双级真空泵的两个阶段压缩能够更好地应对。这在化学工业、实验室设备、塑料行业、电子元件制造等领域尤其重要。4. 密闭系统：
对于需要在完全封闭的系统中维持真空状态的应用，双级真空泵由于其高真空抽取能力，通常是首选。例如，在半导体制造、真空镀膜、科研实验、医疗设备中，密闭系统的真空度稳定性至关重要。5. 减少油污染风险：
虽然油封式双级真空泵仍可能引入油污染，但现代设计和技术已大大减少了这一风险。对于需要避免油污染的应用，可以选择干式双级真空泵，如干式螺杆泵或隔膜泵与分子泵的组合。6. 减少能源消耗：
在某些情况下，双级真空泵的设计能够比单级泵更加节能，尤其是在连续运行的应用中。双级泵可以在较低的压力下工作，从而降低能耗。 
