多級離心泵的種類很多，但工作原理相同，結構大同小異。其中主要構件為旋轉的葉輪和固定的泵殼。葉輪為直接對液體作功的部件，上面有4-8 片后彎葉片,泵殼為一蝸形轉能裝置。
多級離心泵在啟動前需先向殼內充滿被輸送的液體，啟動后泵軸帶動葉輪一起旋轉，迫使葉片間的液體旋轉。液體在慣性離心力的作用下自葉輪中心被甩向外周并獲得了能量，使流向葉輪外周的液體的靜壓強增高，流速增大，可高達15--20m/s。液體離開葉輪進入泵殼后，因殼內流道逐漸擴大而使液體減速， 部分動能轉換成靜壓能。只要葉輪不斷地旋轉，液體便連續地被吸入和排出。多級泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉的葉輪，液體在慣性離心力的作用下獲得能量以提高壓強。
多級離心泵利用大面積活塞的低壓氣體（2-8bar）驅動而在小面積活塞上產生高壓氣體/液體。可用于壓縮空氣及其他氣體，輸出氣壓可通過驅動氣壓無級調節。氣體管道多級泵有單作用泵和雙作用泵。雙作用泵氣活塞在往復兩個沖程中都壓縮氣體。當驅動氣體作用于氣活塞時，工作活塞隨氣驅動就可獲得較大的輸出流量。
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