旋片式真空泵的工作原理為：帶有旋片的前后級轉子偏心的安裝在圓筒形的前后級氣缸內。當轉子高速旋轉時，裝在轉子槽中自由活動的旋片，由于離心力和彈簧力的作用被強制向外推出，它的頂部和氣缸內壁緊貼，這樣氣缸上的進出口被他們隔離。
通向進口的一部分容積隨著轉子旋轉而逐漸的周期性縮小。這樣空氣或混合氣體首先被高真空級進口吸入，而后被壓縮，通過它的排氣閥排出。在工作過程中，當排氣壓力不足以推開排氣閥時，被壓縮的氣體只能進入第二級被進一步壓縮，并最后經過第二級排氣閥被排到大氣中，這樣在2XZ系列旋片式真空泵的吸入口就獲得了真空。
排氣閥一般都浸在油中，借以防止氣體逆流。2XZ系列旋片式真空泵的油在泵中循環流動，起著潤滑和密封的作用。
2XZ系列旋片式真空泵還裝有氣鎮閥，其結構類似一般的氣體單向閥。當被抽氣體中含有少量的水蒸氣時，開啟氣鎮閥，向泵的排氣腔內注入空氣，用于提高排氣腔的壓力，使水蒸氣不至于在泵中凝結成水，因而可以和空氣一起排出，以防止油被凝結的水乳化，從而延長潤滑油的使用壽命，提高真空泵的抽氣性能。開啟氣鎮閥抽氣，雖然可以防止潤滑油被凝結的水乳化，但降低了真空泵的極限真空，因此，真空泵再抽出不含水蒸氣的純空氣時，應關閉氣鎮閥。
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