專利氣體分配系統包含有兩個運動部件：氣閥閥芯，導向閥芯。系統的核心即為氣閥閥芯和氣閥。此設計集成了不平衡閥芯。閥芯的小尺寸端將會被連續加壓，而大尺寸端則是交替加壓以及泄壓以便使閥芯移動。閥芯能夠將加壓空氣導入到一個腔，同時排出另一個腔的空氣氣體將會使主軸/隔膜總成移動到一側-排出一側的流體，同時在另一側吸入流體。當主軸移動到其沖程極限位置時，內壓板將會啟動導向閥芯，這將會對氣閥閥芯大頭施壓并使其移動。氣閥閥芯位置的再次變化將會使氣體進入到其它氣室。通過下圖可以更直觀的了解威爾頓氣動隔膜泵的氣體分配系統工作原理：
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