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威尔顿气动泵是一种双室隔膜、正向位移泵。当每个冲程完毕后，泵把两个液体腔其中的一个内的液体排出。
有一些接液部件（接触液体的零部件）是可动的：两片隔膜相互以一根轴连接，有两个进口阀球和出口阀球。隔膜将压缩空气供给与液体间隔开。压缩空气代替轴推动隔膜，均匀作用于隔膜上的负载压力代替了轴产生的机械应力，因此延长了隔膜的寿命。阀球在阀座上的开和闭起了单向导流作用。
图1：空气系统把压缩空气引入右气室，即隔膜A的背面。压缩空气把隔膜A自中心体推向液体室。另一片隔膜B被连接于受压隔膜A的中心轴拉动。此时隔膜B处于吸入冲程，其背面的空气由泵的排出口排放到大气中。隔膜B向泵的中心体移动使液体腔内形成真空。大气压力把液体压入泵的进口支管，把阀球自其阀座推开，于是液体自由通过阀球（左下）并注满液体腔。
图2及图3：当受压隔膜A到达其位置极限时，空气阀改变导向，将压缩空气供给导入隔膜B的背面。空气压力将隔膜B推离中心体，而与其连接的中心轴将膜A拉向于中心体，A侧气室内的空气经由泵的排气口排向大气。隔膜B此时处于排出冲程而隔膜A却处于吸入冲程。在液体腔和泵支管内所产生的液压将进口阀球（左下）压向其阀座，同时又把出口阀球自其阀座推开，另一侧的出口阀球却关闭，此时液体经由泵的左侧出口支管排出。隔膜A就移向中心体，同时在液体腔形成真空。大气压把液体压入泵的进口，进口阀球（右下）被推离阀座而让液体进入右侧液体腔内。
在泵回复到启动状态时，泵内的两个膜片各自完成了一个吸入和排放的过程，这就构成了一个循环泵送的过程。按使用情况，泵需要通过数次完全的循环泵送动作才能使泵达到自吸状态。 |
