Wälzkolbenpumpen werden in Kombination mit Vorvakuumpumpen eingesetzt, um niedrigere Drücke, höhere Saugleistungen und größere Kapazitäten zu erreichen. Während herkömmliche Wälzkolbenpumpen durch einen Druckschalter geschützt sind, können Wälzkolbenpumpen, die mit einem Frequenzwandler betrieben werden, sowie solche mit sogenannten Umwegleitungen kontinuierlich betrieben werden.
Durch die Kombination mit Vorvakuumpumpen, die gegen die Atmosphäre verdichten, können diese Pumpen den erreichbaren Enddruck eines Pumpensystems um den Faktor 10 verbessern. Mit zwei Wälzkolben-Vakuumpumpenstufen und einer entsprechenden Vorvakuumpumpe können Drücke im Bereich von bis zu 10-5mbar (0,75 x 10-5 Torr) bei hohen Saugleistungen erreicht werden.
Wälzkolbenpumpen sind Förderpumpen ohne innere Verdichtung. Das bedeutet, dass sie in der Regel nicht direkt gegen die Atmosphäre verdichten können, sondern immer in Kombination mit einer passenden Vorvakuumpumpe arbeiten. Bei der Auswahl einer Kombination aus Vorvakuumpumpe und Wälzkolbenpumpe ist das Verhältnis der Saugleistungen der beiden Pumpen entscheidend. Dies wird als Abstufung bezeichnet. Typische Abstufungen liegen zwischen 1:2 und 1:8. Das heißt, Wälzkolbenpumpen weisen in der Regel eine etwa 2- bis 8-mal höhere Saugleistung als die darunter liegende Vorvakuumpumpe auf. Die Abstufung bestimmt die Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslass der Wälzkolbenpumpe im jeweiligen Arbeitspunkt. Die benötigte Motorleistung ist direkt abhängig von und proportional zu dieser Druckdifferenz. Um eine Überlastung des Motors und eine Überhitzung der Pumpe zu vermeiden, darf die Druckdifferenz über die Wälzkolbenpumpe einen bestimmten Wert nicht überschreiten.
Klassische Wälzkolbenpumpen sind mit einfachen Flansch- oder Spaltrohrmotoren ausgestattet, die direkt mit Netzspannung betrieben werden und eine konstante Drehzahl aufweisen. Da die Motorlast mit steigendem Ansaugdruck zunimmt, dürfen diese Wälzkolbenpumpen nur unterhalb eines bestimmten Drucks eingeschaltet werden. Diese Art eignet sich daher besser für langwierige Abpumpvorgänge oder den stationären Betrieb bei niedrigem Druck. Für schnelles, zyklisches Abpumpen ist das Ein- und Ausschalten der Wälzkolbenstufe nicht praktikabel. Um sie zuverlässig zu schützen, ist außerdem immer eine Druckmessung erforderlich, über die der Einschaltpunkt für die Wälzkolbenpumpe überwacht wird. Um die Antriebswelle, die sich im Vakuum befindet, gegenüber dem Atmosphärendruck abzudichten, stehen verschiedene Prinzipien zur Verfügung.