大氣泵由噴嘴、混合室和擴(kuò)壓器組成，并用管道與水環(huán)真空泵的進(jìn)氣口連結(jié)，如圖1所示。

它的工作原理是:先開動(dòng)水環(huán)真空泵，以獲得大氣泵所需的預(yù)真空度，也就是使噴嘴的進(jìn)氣口與排氣口之間有壓力差，大氣便通過噴嘴流人泵內(nèi)。當(dāng)壓力差為大氣壓力之半時(shí)，工作介質(zhì)(空氣)經(jīng)過噴嘴的收縮段時(shí)得到加速。在經(jīng)過喉部時(shí)即達(dá)到音速，繼續(xù)經(jīng)過噴嘴的擴(kuò)張段時(shí)得到進(jìn)一步加速，最后以超音速射向擴(kuò)壓器。此高速運(yùn)動(dòng)的氣流攜帶被程抽體，造成混合室內(nèi)有較高的真空度，以致將被抽容器中的氣體吸人。兩股氣流在混合過程中，由于動(dòng)量交換所產(chǎn)生的損失，特別是經(jīng)過擴(kuò)壓器收縮時(shí)，由于一系列激波所造成的激波損失，使得混合氣流的速度逐漸減慢，當(dāng)進(jìn)入擴(kuò)壓器的喉部時(shí)，速度降到音速以下，氣后經(jīng)過擴(kuò)壓器的擴(kuò)張段而使速度進(jìn)一步降低，壓強(qiáng)不斷增高，最后達(dá)到大氣泵的排氣壓強(qiáng)即水環(huán)真空泵的吸入壓強(qiáng)時(shí)，由水環(huán)真空泵把氣體吸入，然后排至大氣中。
當(dāng)要求真空度更高時(shí)，需將幾個(gè)大氣泵串聯(lián)，形成多級(jí)大氣泵，其后一級(jí)的大氣泵將前一級(jí)大氣泵排出的混合氣體抽走，最后由水環(huán)真空泵排至大氣中。其工作原理與一級(jí)大氣泵基本相同。

大氣水環(huán)真空泵主要特點(diǎn)是能得到較高的真空度，視大氣泵的具體級(jí)數(shù)而定。大氣泵級(jí)數(shù)越多，真空度越高。但是，隨著大氣泵的級(jí)數(shù)增多，實(shí)際抽氣能力要降低，即抽氣量下降。因此，要根據(jù)使用要求，適當(dāng)?shù)剡x擇大氣泵的級(jí)數(shù)。