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Ao contrário das hidráulicas e elétricas, as de diafragma manuais ou mesmo pneumáticas, esse tipo específico opera inteiramente fora da pressão dos fluxos das correntes e, portanto, não requer ativação externa ou dispositivo de atuação. Tal como acontece com outros estilos da válvula de verificação, isto facilita a instalação em oleodutos e cisternas. A função é igualmente fácil. O corpo dela é colocado na tubulação onde for necessário, dividindo o encanamento em uma porção a montante antes da válvula, e uma porção a jusante por trás dela. Na seção transversal do corpo existe o que é conhecido como a sede, um anel que se estende para dentro em direção à linha central do tubo, mas não se fecha totalmente. Um diafragma ou membrana está localizada a jusante do assento com uma mola ou haste logo atrás dele. Quando ela é fechada, a haste ou mola empurra a membrana para o assento criar um selo hermético. Um influxo de pressão a jusante movimenta e empurra o diafragma para trás do assento, criando uma lacuna através da qual líquidos de processo, gases e chorume podem fluir livremente a jusante. Quando esta pressão diminui, ou caso o fluxo inverso ocorra, o diafragma é empurrado de volta no lugar, fechando e impedindo a possibilidade de refluxo.

Diferentes materiais podem ser utilizados na construção de uma válvula de diafragma. Muitas vezes, a composição química determina os materiais necessários utilizados. Em processos com água contendo resíduos tóxicos, materiais duráveis são mais frequentemente exigidos. Metais como aço inoxidável, cobre, latão, ferro e alumínio são comumente extrudados ou fundidos para formar a cavidade principal, embora os plásticos, como PVC e polipropileno também são utilizados. Estes mesmos materiais são comumente laminados a frio para formar a haste de apoio também. O diafragma em si é um elastômero ou película de borracha. Plásticos como o polietileno, policarbonato, poliestireno e PVC, entre outros podem ser trabalhados, fundidos ou extrudados em espessura precisa para uso em dispositvos de diafragma, embora a moldagem e a extrusão sejam as técnicas mais comumente usadas. Estes materiais devem ser compatíveis com o fluxo de processo, mas também têm pequenos poros suficientes para reter qualquer material que permeia a mesma. Considerações adicionais para os modelos de diafragma são semelhantes a todos as outras peças de retenção e incluem avaliações de temperatura máxima, coeficiente de vazão, a dimensão global e diâmetro, taxa de pressão e pressão de abertura, ou a pressão mínima que irá operar ou abrir a mesma.