薄膜式气动阀原理结构如图3-29所示，图中圆形橡皮薄膜固定在外壳上，在薄膜上联结有推杆，弹簧力推动薄膜向上，产生一初应力(此初应力可以调整)。由调节器送来的压缩气体，由进气口进入薄膜的上腔，由于气压的不同，相应地改变着阀门的开启度，因为薄膜面积较大，所以在推动杆上有足够大的作用力。膜片有效面积越大，执行机构的位移推力越大。国产薄膜式气动阀膜片有效面积有200, 280, 400, 630,1000, 1600cm六种规格。薄膜式气动阀通常接受0.02~0.1 MPa的信号压力。当薄膜上信号压力增大时，阀门开度变大的阀门为气开式气动阀;当薄膜上信号压力增大，阀门开度变小的阀门为气闭式气动调节阀。
