双级旋片泵是一种容积式真空获得设备，其核心构造在于将两只旋片泵的压缩腔串联布置于同一泵体之内，形成高、低压两级工作腔室。这种结构布局决定了其相较于单级泵更为好的极限真空度与工作稳定性。
在转子系统方面，双级旋片泵的转子偏心地安装于泵腔之内，转子本体上开设有径向滑槽，旋片在弹簧力与离心力共同作用下始终紧密抵靠泵腔内壁。两级转子的相位角经过精确配置，使得两级压缩过程在时序上形成合理匹配，从而有效削减排气脉动，为整机平稳运行提供机械基础。
在流道结构层面，高、低压两级腔室之间通过内置中间通道实现气体连通。该通道并非简单直通管路，而是整合了溢流阀与阻尼元件。溢流阀的作用在于当入口压力较高时，允许气体部分短路直接进入二级压缩，以提升抽气速率；当压力降至预定值以下，该阀关闭，全部气体依序经历两级压缩，从而拉低极限压力。这种自适应流道切换机制是双级构造实现宽压力范围高效运行的关键。
在密封与润滑特性上，双级旋片泵采用油封结构。泵油在两级腔室间循环流动，一方面填充旋片与腔壁间的微观间隙，形成液膜密封；另一方面带走压缩热，维持泵体温度场均衡。由于两级压差显著，级间密封结构必须承受较高压差负荷，因而在高低压腔分隔面处设置有多道迷宫式密封槽与回油孔道，既防止高压侧气体向低压侧反流，又控制泵油循环量，避免过量润滑油淹没低压排气阀。
在排气阀组构造上，双级旋片泵在每一级均设有独立的排气阀，但两级阀组的开启压力与动态响应特性存在级差匹配。低压级排气阀在较高压力下开启，将压缩气体排至高压级入口；高压级排气阀在大气压力附近释放气体。这种分级排气策略使得每一级的压缩比均处于合理区间，避免单级压缩比过高引发的过热与油品劣化问题。
