圖1所示為帶溢流功能的膜片式直動減壓閥的結構圖。

    壓力為P1的壓縮空氣，由左端輸入經閥口節流后，壓力降為P2輸出。P2的大小可由主調壓彈簧4進行調節。拉起并順時針旋轉主調壓旋鈕6，主調壓彈簧4被壓縮，推動膜片組合3和調壓柱8下移，推動閥芯10，增大閥口開度使P2增大。出口壓力氣體經反饋導管2進入膜片室，在膜片組合3上產生一個向上推力。當此推力與主調壓彈簧力平衡時，出口壓力便穩定在一定值。若反時針旋轉主調壓旋鈕6，閥口的開度減小，P2隨之減小。
（圖中所示：空氣減壓閥）

    若進口壓力有波動，例如P1瞬時升高，則出口壓力P2也隨之升高，通過反饋導管2使膜片室內壓力升高，在膜片組合3上產生的推力相應增大，此推力破壞了原來力的平衡，使膜片組合3向上移動，溢流孔打開，有少部分溢流氣體經溢流孔、排氣孔排出。在膜片組合3上移的同時，靠復位彈簧1的作用，使調壓柱8上移，閥口開度減小，節流作用增大，使出口壓力回降，溢流孔關閉，達到新的平衡，輸出壓力基本又恢復原值。若輸入壓力瞬時下降，輸出壓力也下降、膜片組合3和調壓柱8隨之下移，閥口開度加大，節流作用減小，使輸出壓力也基本回到原來值。

    若進口壓力不變，輸出流量變化，使出口壓力P2發生波動(增高或降低)時，依靠溢流孔的 溢流作用 和膜片組合3上力的平衡作用推動調壓柱8上下移動，仍能起到穩壓作用。

    當輸出流量為零時，出口壓力經過反饋導管2進入膜片室，推動膜片組合3上移，調壓柱8在復位彈簧1的推動下上移，閥口關閉，保證出口壓力恒定。當輸出流量很大時，高速氣流使反饋導管2處產生負壓，吸出膜片室內的部分氣體使膜片室壓力下降，閥口開度加大，仍然可以保持膜片上的力平衡。

    如果逆時針旋轉主調壓旋鈕6，使主調壓彈簧4的變形不斷減小，氣體作用在膜片組合3上的推力大于調壓彈簧的作用力，膜片組合3上移，靠復位彈簧1的作用逐漸關閉閥口。膜片室中的壓縮空氣經溢流孔、排氣孔不斷排出，直至閥處于無輸出狀態，出口壓力降為零。