水环式真空泵泵工作之前，需要向泵内注入一定量的水，此部分水起着传递能量和密封作用。当叶轮在电动机驱动下转动时，水在叶片推动下获得圆周速度，由于离心力的作用，水向外运动，即水有离开叶轮轮毂流向壳体内表面的趋势，从而就在贴近壳体内表面处形成一个运动着的水环。由于叶轮与壳体是偏心的，水环内表面也与叶轮偏心。由水环内表面、叶片表面、轮毂表面和壳体的两个侧盖表面围成许多互不相通的小腔室。由于水环与叶轮偏心，因此处于不同位置的小腔室的容积是不相同的。小腔室随着叶轮的旋转，它的容积是不断变化的。如果能在小腔室的容积由小变大的过程中，使之与吸入的气体相通，就会不断地吸入气体。当这个腔室的容积由大变小时，使之封闭，这样已经吸入的气体就会随着空间容积的减小而被压缩。气体被压缩到一定程度后，使该空间与排气口相通，即可以排出已经被压缩的气体。

       涡旋真空泵由涡旋式压缩机演变而来，机构原理早由法国人Cruex于1905年发明，但受限于当时的工艺技术并未应用于实际，直到上世纪80年代前后才应用于真空技术领域。其结构简单，零部件少；间隙小、泄漏率小，具有较高的压缩比，在较宽压力范围内有稳定的抽速；并且其压缩腔内容积的变化是连续的，因而驱动力矩变化小，功率变化小；振动噪声小，无需冷却水与润滑油，维护简单，可靠性高。

       由于涡旋式真空泵自身型线的特点，一般情况下，涡旋式真空泵泵的抽速不超过1000L/min；抽速大于4L/s的涡旋泵一般采用双侧涡旋结构，而抽速小于4L/s的则多采用单侧涡旋结构，极限真空在1Pa左右。

       螺杆式无油机械真空泵是利用齿轮传动同步反向旋转的相互啮合而不接触的左螺杆与右螺杆作高速转动，利用泵壳和相互啮合的螺旋将螺旋槽分隔成多个空间、形成多个级，气体在相等的各个槽内 ( 柱形等螺距 ) 进行传输运动，但无压缩，只有螺杆末端的螺旋结构对气体有压缩作用。

       螺杆的各级间可形成压力梯度，以分散压差和提高压缩比。各部间隙和泵转速对泵的性能有很大影响。在设计螺杆各部的间隙时，要考虑膨胀、加工及装配精度和工作环境 ( 如抽除含粉尘气体等 ) 等。该泵与罗茨真空泵一样不设排气阀。