ISO 6358-2:2019
(Main)Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components using compressible fluids — Part 2: Alternative test methods
Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components using compressible fluids — Part 2: Alternative test methods
This document specifies a discharge test and a charge test as alternative methods for testing pneumatic fluid power components that use compressible fluids, i.e. gases, and that have internal flow passages that can be either fixed or variable in size to determine their flow-rate characteristics. However, this document does not apply to components whose flow coefficient is unstable during use, i.e. components that exhibit remarkable hysteretic behaviour (because they can contain flexible parts that deform under the flow) or that have an internal feedback phenomenon (such as regulators), or components that have a cracking pressure such as non-return (check) valves and quick-exhaust valves. In addition, it does not apply to components that exchange energy with the fluid during flow-rate measurement, e.g. cylinders, accumulators. NOTE This document does not provide a method to determine if a component has hysteretic behaviour; ISO 6358‑1 does provide such a method.
Transmissions pneumatiques — Détermination des caractéristiques de débit des composants traversés par un fluide compressible — Partie 2: Méthodes d'essai alternatives
Le présent document spécifie des méthodes d'essai de décharge et de charge en tant que méthodes alternatives pour l'essai des composants de transmissions pneumatiques utilisant des fluides compressibles, c'est-à-dire des gaz, et ayant des voies d'écoulement interne de taille fixe ou variable, pour déterminer leurs caractéristiques de débit. Toutefois, la présente partie de l'ISO 6358 ne s'applique pas aux composants dont le coefficient de débit est instable pendant leur fonctionnement, c'est-à-dire ceux présentant un comportement avec hystérésis significatif (car ils peuvent contenir des pièces flexibles qui se déforment sous l'écoulement) ou un phénomène de boucle de retour interne (tels que les régulateurs) ni aux composants ayant une pression d'ouverture, tels que les clapets anti-retour et les vannes d'échappement rapide. De plus, elle ne s'applique pas aux composants qui échangent de l'énergie avec le fluide au cours de la mesure de débit, par exemple vérins, accumulateurs. NOTE Le présent document ne fournit pas de méthode pour déterminer si un composant a un comportement hystérétique; l'ISO 6358-1 fournit une telle méthode.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6358-2
Second edition
2019-08
Pneumatic fluid power —
Determination of flow-rate
characteristics of components using
compressible fluids —
Part 2:
Alternative test methods
Transmissions pneumatiques — Détermination des caractéristiques
de débit des composants traversés par un fluide compressible —
Partie 2: Méthodes d'essai alternatives
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols and units . 2
5 Test installation . 3
5.1 Test circuit for discharge test . 3
5.2 Test circuit for charge test . 3
5.3 General requirements . 4
5.4 Requirements for the tank (item 4) . 5
5.4.1 Structure . 5
5.4.2 Stuffed material . 6
5.4.3 Volume . 6
5.5 Special requirements . 7
6 Test procedures . 7
6.1 Test conditions . 7
6.1.1 Test fluid . 7
6.1.2 Checks . 7
6.1.3 Test measurements . 8
6.2 Measuring procedures . 8
6.2.1 Requirements for testing to publish catalogue ratings. 8
6.2.2 Selection of measuring procedure . 8
6.2.3 Measuring procedures for discharge test . 8
6.2.4 Measuring procedures for charge test (see Figure 2) . 9
6.3 Calculation of characteristics .10
6.3.1 Sonic conductance, C .10
6.3.2 Critical back-pressure ratio, b, and subsonic index, m .13
6.3.3 Pressure dependence coefficient, K .13
p
7 Presentation of test results .14
8 Identification statement (reference to this document) .15
Annex A (informative) Evaluation of measurement uncertainty .16
Annex B (normative) Test method to determine and calibrate the volume of an isothermal tank .22
Annex C (informative) Isothermal tank stuffing .28
Annex D (informative) Test method to determine isothermal performance .30
Annex E (informative) Formulae for calculation of flow-rate characteristics .33
Annex F (informative) Procedures for calculating critical back-pressure ratio, b, and
subsonic index, m, by the least-square method using the Solver function in
Microsoft Excel®.36
Bibliography .40
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
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on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 131, Fluid power systems, Subcommittee
SC 5, Control products and components.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 6358-2:2013), which has been technically
revised.
A list of all parts in the ISO 6358 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
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Introduction
In pneumatic fluid power systems, power is transmitted and controlled through a gas under pressure
within a circuit. Components that make up such a circuit are inherently resistive to the flow of the gas
and it is necessary, therefore, to define and determine the flow-rate characteristics that describe their
performance.
1)
ISO 6358:1989 was developed to determine the flow-rate characteristics of pneumatic valves, based
upon a model of converging nozzles. The method included two characteristic parameters: sonic
conductance, C, and critical pressure ratio, b, used in a proposed mathematical approximation of the
flow behaviour. The result described flow performance of a pneumatic valve from choked flow to
subsonic flow, based on static pressure. This new edition uses stagnation pressure instead, to take into
account the influence of flow velocity on the measurement of pressures.
Experience has demonstrated that many pneumatic valves have converging–diverging characteristics
that do not fit the ISO 6358:1989 model very well. Furthermore, new developments have allowed the
application of this method to additional components beyond pneumatic valves. However, this now
requires the use of four parameters (C, b, m, and Δp ) to define the flow performance in both the choked
c
and subsonic flow regions.
This document describes a set of three flow-rate characteristic parameters determined from test
results. These parameters are described as follows and are listed in decreasing order of priority:
— The sonic conductance, C, corresponding to the maximum flow rate (choked) is the most important
parameter. This parameter is defined by the upstream stagnation conditions.
— The critical back-pressure ratio, b, representing the boundary between choked and subsonic
flow is second in importance. Its definition differs here from the one in ISO 6358:1989 because it
corresponds to the ratio of downstream to upstream stagnation pressures.
— The subsonic index, m, is used if necessary to represent more accurately the subsonic flow behaviour.
For components with a fixed flow path, m is distributed around 0,5. In these cases, only the first two
characteristic parameters C and b are necessary. For many other components, m will vary widely. In
these cases, it is necessary to determine C, b, and m.
Several changes to the test equipment were made to overcome apparent violations of the theory
of compressible fluid flow. This included expanded inlet pressure-measuring tubes to satisfy the
assumptions of negligible inlet velocity to the item under test and to allow the inlet stagnation
pressure to be measured directly. Expanded outlet tubes allow the direct measurement of downstream
stagnation pressure to better accommodate the different component models. The difference between
stagnation pressure at upstream and downstream of component means a loss of pressure energy.
ISO 6358-3 can be used to calculate without measurements an estimate of the overall flow-rate
characteristics of an assembly of components and piping, using the characteristics of each component
and piping determined in accordance with this document or ISO 6358-1.
The discharge and charge test methods specified in this document have the following advantages over
the test method specified in ISO 6358-1:
a) an air source with a large flow-rate capacity is not required;
b) components with larger flow-rate capacity can be tested more easily;
c) energy consumption is minimised; and
d) test time is shortened in the discharge and charge tests, and noise level is decreased in the
charge test.
1) Withdrawn standard.
Performance characteristics measured in accordance with this edition of the ISO 6358 series will differ
from those measured in accordance with ISO 6358:1989.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 6358-2:2019(E)
Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate
characteristics of components using compressible fluids —
Part 2:
Alternative test methods
1 Scope
This document specifies a discharge test and a charge test as alternative methods for testing pneumatic
fluid power components that use compressible fluids, i.e. gases, and that have internal flow passages
that can be either fixed or variable in size to determine their flow-rate characteristics. However, this
document does not apply to components whose flow coefficient is unstable during use, i.e. components
that exhibit remarkable hysteretic behaviour (because they can contain flexible parts that deform
under the flow) or that have an internal feedback phenomenon (such as regulators), or components
that have a cracking pressure such as non-return (check) valves and quick-exhaust valves. In addition,
it does not apply to components that exchange energy with the fluid during flow-rate measurement, e.g.
cylinders, accumulators.
NOTE This document does not provide a method to determine if a component has hysteretic behaviour;
ISO 6358-1 does provide such a method.
Table 1 provides a summary of which parts of the ISO 6358 series can be applied to various components.
Table 1 — Application of the ISO 6358 series test methods to components
Constant Variable
upstream pressure test upstream pressure test
ISO 6358-1 ISO 6358-1
Components
ISO 6358-2
constant ISO 6358-2 variable
discharge
upstream charge test upstream
test
pressure test pressure test
Group 1 Directional control valves yes yes yes yes
Flow control valves yes yes yes yes
Connectors yes yes yes yes
Valve manifolds yes yes yes yes
Group of components yes yes yes yes
Group 2 Filters and lubricators yes no no no
Non-return (check) valves yes no no no
Quick-exhaust valves yes no no no
Tubes and hoses yes no no no
Group 3 Silencers and exhaust oil mist no no yes yes
separators
Blow nozzles no no yes yes
Cylinder end heads no no yes yes
The charge test cannot be performed on components that do not have downstream port connections.
This document specifies requirements for the test installation, the test procedure, and the presentation
of results.
Evaluation of measurement uncertainties is described in Annex A. Requirements for a method to test
the volume of an isothermal tank are given in Annex B. Guidance on the isothermal tank is given in
Annex C. Requirements for a method to test isothermal performance are given in Annex D. Guidance
on the formula for calculating characteristics is given in Annex E. Guidance on calculating flow-rate
characteristics is given in Annex F.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 1219-1, Fluid power systems and components — Graphical symbols and circuit diagrams — Part 1:
Graphical symbols for conventional use and data-processing applications
ISO 5598, Fluid power systems and components — Vocabulary
ISO 6358-1, Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components using
compressible fluids — Part 1: General rules and test methods for steady-state flow
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5598, ISO 6358-1 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
4 Symbols and units
4.1 The symbols and units shall be in accordance with ISO 6358-1 and Table 2.
Table 2 — Symbols and units
a
Reference Description Symbol Dimension SI units Practical units
5.5.2 Time t T s s
3 3 3
5.4.3 Tank volume V L m dm
a
T = time; L = length.
4.2 The numerals used as subscripts to the symbols shall be in accordance with ISO 6358-1 and
Table 3.
Table 3 — Subscripts
Subscript Meaning
3 Tank conditions
4.3 The graphical symbols used in Figures 1 and 2 are in accordance with ISO 1219-1.
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5 Test installation
CAUTION — Figures 1 and 2 illustrate basic circuits that do not incorporate all the safety devices
necessary to protect against damage in the event of component failure. It is important that those
responsible for carrying out the test give due consideration to safeguarding both personnel and
equipment.
5.1 Test circuit for discharge test
A suitable test circuit as shown in Figure 1 shall be used for the discharge test. See 5.3.5.
NOTE See Table 4 for the key to test circuit components.
Figure 1 — Test circuit for discharge test
5.2 Test circuit for charge test
A suitable test circuit as shown in Figure 2 shall be used for the charge test.
NOTE See Table 4 for the key to test circuit components.
Figure 2 — Test circuit for charge test
Table 4 — Key to test circuit components shown in Figures 1 and 2
Relevant
Key item Additional
subclause or Description
number requirements
paragraph
1 5.3.2 Compressed gas source and filter for discharge test
2 — Adjustable pressure regulator for discharge test
3 — Shut-off valve
4 5.4 Tank
5 - Temperature-measuring instrument
6 5.3.7 Upstream pressure-measuring tube
7 5.3.7 Upstream transition connector
8 — Component under test
9 5.3.7 Downstream transition connector
10 5.3.7 Downstream pressure-measuring tube
11 5.3.10 Pressure transducer
12 5.3.10 Pressure transducer
13 5.3.4 and 5.3.9 Flow control solenoid valve (optional) The sonic conductance
of this flow control valve
shall be about four times
larger than that of the
component under test.
14 — Barometer
15 — Digital recorder
16 5.3.10 Pressure transducer
17 — Suction port for charge test
18 — Vacuum pump for charge test
5.3 General requirements
5.3.1 The component under test shall be installed and operated in the test circuit in accordance with
the manufacturer’s operating instructions.
5.3.2 For the discharge test, a filter shall be installed which provides a standard of filtration specified
by the manufacturer of the component under test.
5.3.3 A test set-up shall be constructed from the items listed in Table 4. Items 1 through 8, 11, and 14
through 16 are required for the discharge test. Items 3 through 12 and 14 through 18 are required for the
charge test.
5.3.4 If the component under test has no control mechanism for shifting its position, install a flow
control solenoid valve (item 13) upstream of pressure-measuring tube (item 6) in order to start the test.
5.3.5 Items 9, 10, and 12 are not required for the discharge test when the component under test does
not have a downstream port. See the special instructions in 6.2.3.3.
5.3.6 The distance between the tank (item 4) and the upstream pressure-measuring tube (item 6) for
the discharge test, or between the tank (item 4) and downstream pressure-measuring tube (item 10) for
charge test, shall be as short as possible. The volumes of all components and conductors in Figures 1 and
2 between items 3 and 13 (if item 13 is used) or between items 3 and 8 (if item 13 is not used) shall be
added to the volume of the tank.
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5.3.7 The pressure-measuring tubes (items 6 and 10) and the transition connectors (items 7 and 9)
shall be in accordance with ISO 6358-1. It is not necessary to have a temperature-measuring connection
in the pressure-measuring tubes because the temperature is measured in the tank.
5.3.8 For any locations where liquid can collect, installation of a drain separator is recommended.
5.3.9 The shifting time of the flow control solenoid valve (item 13) shall be sufficiently short to limit
the transient time at the beginning of test data collection.
5.3.10 When connecting pressure measuring instruments, the dead volume shall be limited as much as
possible to avoid long response time, delays, and phase lag for measurements.
5.4 Requirements for the tank (item 4)
5.4.1 Structure
The tank shall be suitably structured as shown in Figure 3 and consist of the components listed in
Table 5. Dimensions of the flow port shall conform to the dimensions given in Table 6.
The ratio of the height of the tank to its diameter should not exceed 2:1.
The junction of the flow port with the internal surface of the tank shall be convergent shaped so as to
avoid pressure loss. The dimensions and arrangement of connection ports other than the flow port are
determined by the test operator.
a
Measuring ports (temperature and pressure).
b
Source port.
c
Flow port.
Figure 3 — Structure of the tank
Table 5 — Key to tank components
Key item number Description Comments
1 Lid
2 Tank body
3 Gasket
4 Flange fastener (nut and bolt) Six or more pieces, equally arranged
5 Metal net See 5.4.2.
6 Stuffed material See 5.4.2.
7 Drain valve
Table 6 — Thread size of flow port
Tank volume, V,
Thread size
in m
V ≤ 0,0025 G 1/8
0,002 5 < V ≤ 0,006 3 G 1/4
0,006 3 < V ≤ 0,014 G 3/8
0,014 < V ≤ 0,032 G 1/2
0,032 < V ≤ 0,066 G 3/4
0,066 < V ≤ 0,100 G 1
0,100 < V ≤ 0,190 G 1 1/4
0,190 < V ≤ 0,310 G 1 1/2
0,310 < V ≤ 0,510 G 2
0,510 < V ≤ 0,730 G 2 1/2
0,730 < V ≤ 1,100 G 3
5.4.2 Stuffed material
The stuffed material, which is used to reduce the change in air temperature, shall be resistant to
corrosion and pressure and shall be distributed evenly in the tank. If copper wires are used as the
−5 −5
stuffed material, wires of equivalent diameter 3 × 10 m to 5 × 10 m shall be stuffed in the tank at a
2 3
density of 3 × 10 kg/m .
NOTE The equivalent diameter means the diameter of the cross-sectional area of a noncircular shape
assumed as equivalent to the diameter of the cross-sectional area of a circular shape.
The stuffed material shall be wrapped with a metallic net to prevent it from flowing out of the flow
port. It is desirable that a suitable frame supports the stuffed material to prevent it from leaning inside
the tank. Further information is given in Annex C.
5.4.3 Volume
The volume of the tank, V, in m should be calculated using Formula (1):
VC≥×510 (1)
where C is the estimated sonic conductance of the component under test, in m /(s∙Pa)(ANR).
NOTE 1 The tank volume is the net value obtained by subtracting the volume of the stuffed material from the
volume of the empty air tank.
NOTE 2 The test method to determine the tank volume is given in Annex B.
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5.5 Special requirements
5.5.1 The special requirements given in ISO 6358-1:2013, 5.6 apply for this document.
5.5.2 The digital recorder shall be set to sample pressure at a time interval determined in accordance
with Formula (2) or (3). Approximately 1000 pressure data points should be obtained during the main
variation of the tank pressure p for discharge or charge tests. These criteria have an effect on the
calculations performed in 6.3.
— For discharge tests:
V
−8
Δt≈×25, 10 (2)
C
— For charge tests:
V
−8
Δt≈×15, 10 (3)
C
where
Δt is the time interval for sampling pressure, in s;
C is the estimated sonic conductance of the component under test, in m /(s∙Pa)(ANR);
V is the tank volume, in m .
5.5.3 If the number of pressure data points recorded during the main variation of the tank pressure p of
discharge or charge tests is less than 1000, reduce the sampling interval Δt as needed and repeat the test.
NOTE 1 The beginning of the main variation of tank pressure p is the time at which the solenoid valve 13
is opened.
NOTE 2 The end of the main variation of the tank pressure p is the time at which tank pressure p reaches
3 3
98 % of its total variation.
6 Test procedures
6.1 Test conditions
6.1.1 Test fluid
6.1.1.1 Air should be used as the test fluid. If a different fluid is used, it shall be stated in the test report.
6.1.1.2 The gas shall be filtered and conditioned to comply with the recommendations of the
manufacturer of the component under test.
6.1.2 Checks
Periodically check that the pressure-tapping holes are not blocked by liquids or solid particles.
6.1.3 Test measurements
6.1.3.1 Each set of test readings shall be recorded after steady-state conditions of temperature and
pressure in the tank have been reached. The variations of pressures and temperature indications shall
not exceed the limits given in the column “Allowed test condition variation” of Table 7.
6.1.3.2 Pressure and temperature shall be measured within the measurement accuracy specified in
Table 7.
Table 7 — Measurement accuracy and allowed test condition of parameters
Measurement Allowed test
Parameter
accuracy condition variation
Volume ±1 % —
Time ±1 % —
Upstream pressure ±0,5 % ±1 %
Downstream pressure ±0,5 % ±1 %
Tank pressure ±0,5 % ±1 %
Temperature ±1 K ±3 K
6.1.3.3 Flow-rate conditions in each flow path shall be maintained constant within the component
while taking measurements to ensure there is no inadvertent movement of component parts.
6.2 Measuring procedures
6.2.1 Requirements for testing to publish catalogue ratings
If data are to be used for publishing ratings in a catalogue, a sample consisting of a minimum of five
test units selected from a random production lot shall be tested in accordance with the following
procedures.
6.2.2 Selection of measuring procedure
Either the procedure described in 6.2.3 or the procedure described in 6.2.4 shall be selected in
accordance with the scope of this document.
6.2.3 Measuring procedures for discharge test
6.2.3.1 Set the pressure of the pressure regulator (item 2) at 700 kPa (7 bar), and open the shut-off
valve (item 3) to charge air into the tank (item 4). Leave the tank in this state until temperature and
pressure in the tank reach steady-state conditions.
6.2.3.2 Close the shut-off valve (item 3) and measure the initial pressure, p , using pressure transducer
16, initial temperature, T , using the temperature-measuring instrument (item 5) in the tank, and
atmospheric pressure using the barometer (item 14).
6.2.3.3 Open the component under test (item 8) or the solenoid valve (item 13) to discharge air from
the tank (item 4) into the atmosphere. Measure pressure in the tank, p , upstream pressure, p , and
3 1
downstream pressure, p , during discharge using the pressure transducers (items 16, 11, and 12), and
record the values using the digital recorder (item 15) as shown in Figure 4. If the downstream transition
8 © ISO 2019 – All rights reserved
connector cannot connect to a component under test, measure atmospheric pressure as downstream
pressure, p .
Key
X time
Y pressure
1 upstream pressure
2 downstream pressure
3 pressure in the tank
4 atmospheric pressure
a
Choked flow region.
b
Subsonic flow region.
NOTE The broken line indicates the upstream pressure, p , when solenoid valve 13 is used to start the test.
But the upstream pressure, p , begins at the maximum value if the component under test can perform the shift to
start the test.
Figure 4 — Pressure response in the tank during discharge
6.2.4 Measuring procedures for charge test (see Figure 2)
6.2.4.1 Reduce the pressure in the tank (item 4) to approximately 2 kPa absolute (0,02 bar absolute)
using the vacuum pump (item 18). Then, close the shut-off valve (item 3) and leave the tank in this state
until the pressure in the tank reaches steady-state conditions. Measure the initial pressure, p , using the
pressure transducer (item 16), initial temperature, T , using the temperature-measuring instrument
(item 5) in the tank, and the atmospheric pressure using the barometer (item 14).
6.2.4.2 Open the component under test (item 8) or the solenoid valve (item 13) to charge the air from
the atmosphere into the tank. Measure pressure in the tank, p , upstream pressure, p , and downstream
3 1
pressure, p , during charge using the pressure transducers (items 16, 11, and 12), and record the values
using the digital recorder (item 15) as shown in Figure 5.
Key
X time
Y pressure
1 upstream pressure
2 downstream pressure
3 pressure in the tank
4 atmospheric pressure
a
Choked flow region.
b
Subsonic flow region.
NOTE The broken line indicates the upstream pressure, p when a solenoid valve 13 is used to start the test.
1,
But the upstream pressure, p , begins at the maximum value if the component under test can perform the shift to
start the test.
Figure 5 — Pressure response in the tank during charge
6.3 Calculation of characteristics
6.3.1 Sonic conductance, C
6.3.1.1 Smoothing of pressure in the tank, p
Perform a calculation to smooth the raw pressure data in the tank from a 21-point moving average by
using Formula (4).
ij=+10
pp′ = (4)
33()ji∑ ()
ij=−10
10 © ISO 2019 – All rights reserved
where
p is the pressure in the tank, in Pa (i = 1, 2, ···, n);
3(i)
p′ is the pressure in the tank after moving average processing, in Pa ( j = 11, 12, ···, n-10);
3( j)
n is the number of pressure data points measured during the discharge test or the charge test.
6.3.1.2 Conductance characteristics curve
Calculate the conductance, C , for each value of j over the measured region shown in Figure 4 for the
e
discharge test, or Figure 5 for the charge test, by using Formula (5) or (6). Describe the conductance
versus the pressure ratio on the graph as shown in Figures 7 or 8:
— for discharge test
′ ′
Vp −p
()
31()jj−+03()10
C = (5)
e()j
20pRρΔtT T
10()j 0 3
— for charge test
′ ′
Vp −p
()
31()jj+−03()10
C = (6)
e()j
20pRρΔtT T
10()j 0 3
where
C is the conductance of a component under test, in m /(s∙Pa)(ANR)
e( j)
(j = 21, 22, …, n − 20); see Figure 6 for a description of how these data are organized;
p is the upstream pressure, in Pa;
1( j)
p′ is the pressure in the tank after smoothing before 10 points, in Pa;
3( j-10)
p′ is the pressure in the tank after smoothing after 10 points, in Pa;
3( j+10)
V is the volume of the tank, in m ;
R is the gas constant, in J/(kg·K); [for air, R = 287 J/(kg·K)];
ρ is the mass density of air at the standard reference atmosphere, in kg/m ;
T is the absolute temperature at standard reference atmosphere, in K;
T is the absolute temperature in the tank at start of discharge, in K;
Δt is the time interval for sampling pressure determined in 5.5.2, in s.
Figure 6 — Value of j in C
e(i)
6.3.1.3 Calculation of sonic conductance, C
Calculate the sonic conductance, C, by averaging the saturated region of the conductance, C , as shown
e
in Figures 7 or 8. The saturated region is characterized by several values of the conductance that are at
maximum values compared to all others. However, this does not include the transient values obtained
immediately after starting a charge or discharge.
If the C coefficients vary significantly in the choked flow region, the component could be considered
e
to exhibit pressure dependence. In this case, first repeat the procedure in 6.2.3.1 through 6.2.3.3 at
the upper limit of the pressure range of the component, then determine the K and C . coefficients in
p max
accordance with 6.3.3.
Key
X back-pressure ratio p /p
2 1
Y conductance C
e
a
Saturated region.
Figure 7 — Conductance characteristics for discharge test
12 © ISO 2019 – All rights reserved
Key
X back-pressure ratio p /p
2 1
Y conductance C
e
a
Saturated region.
Figure 8 — Conductance characteristics for charge test
6.3.2 Critical back-pressure ratio, b, and subsonic index, m
6.3.2.1 Calculate the critical back-pressure ratio, b, and subsonic index, m, from Formula (7) by the
least-square method using all of pressure ratios, p /p , and conductance ratios, C /C, in the subsonic
2 1 e
flow region determined in 6.3.1. See Annex F for the calculation, giving attention to the second paragraph
in F.2.2.1.
m
p
−b
C p
e
1
=−1 (7)
C 1−b
6.3.2.2 If the value of the subsonic index, m, calculated in 6.3.2.1 is between 0,48 and 0,52, its value
may be corrected to 0,5 to reduce the number of characteristic parameters. In this case, recalculate the
corresponding critical back-pressure ratio, b, in accordance with 6.3.2.1, with m = 0,5.
6.3.3 Pressure dependence coefficient, K
p
Taking C as the value of conductance for the maximum upstream pressure, plot the pressure
max
dependence as shown in Figure 9 using the test result stated in 6.2.3.3, then find the correlative line
in the range of the conductance ratio close to 1. The plot on this line can be considered to define the
choked flow region. The slope of this line is the value of the pressure dependence coefficient, K . When
p
selecting a conductance ratio and upstream pressure at two positions on this line, K can be calculated
p
by using Formula (8).
C
low
1−
C
max
K = (8)
p
pp−
11max low
where p is the lower upstream pressure of the linear dependence.
1low
Key
X upstream pressure p
Y conductance ratio C /C
e max
1 first data point, taken at maximum upstream pressure
2 second point on the line
3 correlative line
4 test results
a
Conductance ratio C /C
low max
b
Upstream pressure p
1low
c
Upstream pressure p
1max
Figure 9 — Plot of conductance ratio versus upstream pressure
7 Presentation of test results
7.1 All measurements and the results of calculations shall be tabulated by the testing laboratory.
7.2 If data are to be used for publishing ratings in a catalogue, the average of results from the test units
for each characteristic listed in 7.3 shall be reported.
7.3 The following performance characteristics related to flow-rate capacity, which are calculated in
accordance with 6.3, shall be stated:
a) sonic conductance, C, [also see item d) below],
b) critical back-pressure ratio, b,
c) subsonic index, m, and
d) if necessary, pressure dependence coefficient, K , upstream pressure, p , and sonic conductance,
p 1max
C at the upstream pressure value p .
max 1max
7.4 From these characteristics the performance of the component can be predicted using
ISO 6358-1:2013, Formulae (E.1) and (E.2) and compared.
7.5 The record of the calibration of measuring devices shall be available.
14 © ISO 2019 – All rights reserved
8 Identification statement (reference to this document)
Use the following statement in test reports, catalogues, and sales literature when electing to comply
with this document:
“Flow-rate characteristics of pneumatic components determined in accordance with the discharge
test or charge test of ISO 6358-2, Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of
components — Part 2: Alternative test methods”
Annex A
(informative)
Evaluation of measurement uncertainty
A.1 General
The ISO guide to the uncertainty in measurement (GUM: 1995) [1] provides the current international
consensus method for estimating the measurement uncertainty. There are different possibilities to
estimate measurement uncertainty. The strict mathematical way is described most extensively in
the GUM, but the other pragmatic methods that are in conformity with GUM can be used. The most
important rule is: effort and expenditure for determination of uncertainties should be clearly guided
by the principle "fit for purpose”, i.e. it should be good enough to meet the requirements of the user of
the measurement data, but it should not be overdone in light of the application. This annex uses this
principle.
GUM groups uncertainty components into Type A and Type B according to the way data were obtained.
Type A components are calculated by statistical means from repeated measurements, while Type B
components are taken from other sources, e.g. reference material, calibration certificates, accepted
values of constants, resolution, instability, environmental conditions.
In practice, however, a combined approach is the most suitable; this combined approach will apply very
often, as it is impossible to estimate each uncertainty individually. In this case, Type B will be used with
reference materials and quality control materials to avoid some systematic measuring error. The single
uncertainties are combined applying the law of propagation of uncertainty. The Type A uncertainty
estimate is an estimate derived from the statistical analysis of experimental data. This type of
uncertainty evaluation is preferred when the value of a measurand will be the average of several test
results or is in relation with non-independent variables.
A.2 Evaluation of measurement uncertainty of the sonic conductance, C, using
Type B
A.2.1 Measurand conductance, C
e
According to this document, the most important flow-rate characteristic parameter of a pneumatic
component is the sonic conductance, C. The formula relating measurand conductance, C , and evolution
e
of the conductance during the charge or discharge test can be expressed using either Formula (E.3) or
(E.8); following these formulae, the quantity subject to measurement, and input quantities are:
T dp dp
1 V
3 3 3
Cs= ign = fp ,,TV, (A.1)
()
e 13
ρ p T RT dt dt
01 03
A.2.2 Identification of uncertainty of input quantities
According to Formula (A.1), the input quantities subject to measurement are:
a) p — upstream stagnation pressure
Uncertainty follows the accuracy of measuring instrument: ±Δp = ±0,5 %
Method of measurement of stagnation pressure (wall taping): Δp = +0,3 %
16 © ISO 2019 – All rights reserved
b) T — upstream stagnation temperature
Uncertainty follows the accuracy of measuring instrument: ±ΔT = ±1 K
All measurement instabilities are included in the previous limits of uncertainty. If they are not,
the reality in this range of instability must be added at the previous ΔT. However, the temperature
variation (decreasing in the discharge case or increasing in charge case) must be less than 3K from
the isothermal tank. That is the condition for the validity of the isothermal assumption of air inside
the tank and the flow rate can be calculated by only recording the pressure response.
c) V — volume of isothermal tank
Uncertainties will follow the evaluation of Formula (B.14).
d) dp /dt — change in pressure in the tank
Uncertainty will follow the accuracy of measuring instrument and the time base (sampling period).
A.2.3 Sensitivity coefficient
Sensitivity coefficients are obtained from partial derivatives of the model function f with respect to the
input quantities. For the evolution of conductance, C :
e
T dp
∂f 1 V
3 3
= for the input p (A.2)
∂p T RT dt
ρ p
1 03
dp
∂f 1 V
= for the input T (A.3)
∂T RT T dt
T
3 30
2ρ p
T
T dp
∂f 1 V
3 3
= for the input (A.4)
dp
ρ p T RT dt
01 03
∂
dt
A.2.4 Expression of absolute standard uncertainty
The absolute standard uncertainty for the measured conductance, C , is given by:
e
dp
∂f ∂f ∂f ∂f
ΔΔC = p + ΔΔT + V + Δ (A.5)
e 1 3
dp
∂p ∂T ∂V dt
1 3
∂
dt
If the relative or percentage standard uncertainty is desired, it is given by:
ΔC
e
ΔC %=100 (A.6)
e
C
e
A.3 Evaluation of measurement uncertainty of the sonic conductance, C, using
Type A
A.3.1 Measurand sonic conductance, C
According to this document, the most important flow-rate characteristic parameter of a pneumatic
component is the sonic conductance, C. The evolution of conductance, C , is defined by Formula (A.1)
e
and can be plotted over the ratio of downstream pressure to upstream pressure, p /p . These curves
2 1
show correlatively the pressure variation and the conductance characteristics variation. See 6.3.1.3.
A.3.2 Expression of standard uncertainty
If the measurement points in the choked flow region are considered, an estimate of the measurand is
obtained that will be the average of several data points, as follows:
n
C= C (A.7)
∑
i
n
i=1
where
n is number of measurement points in the choked flow region (n > 1);
C is the result of data measurement at i.
i
The experimental standard deviation, s , characterizes the variability of observed values, C , in the
c i
choked flow region, as follows:
in=
CC−
()
i
∑
i=1
s = (A.8)
c
n−1
T
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 6358-2
Deuxième édition
2019-08
Transmissions pneumatiques —
Détermination des caractéristiques de
débit des composants traversés par un
fluide compressible —
Partie 2:
Méthodes d'essai alternatives
Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics
of components using compressible fluids —
Part 2: Alternative test methods
Numéro de référence
©
ISO 2019
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et unité . 2
5 Installation d'essai . 3
5.1 Circuit d'essai pour essai de décharge . 3
5.2 Circuit d'essai pour essai de charge . 3
5.3 Exigences générales . 5
5.4 Exigences pour le réservoir (élément 4) . 5
5.4.1 Structure . 5
5.4.2 Matériau de remplissage . 7
5.4.3 Volume . 7
5.5 Exigences particulières . 7
6 Modes opératoires d’essai . 8
6.1 Conditions d'essai. 8
6.1.1 Fluide d’essai . 8
6.1.2 Vérifications . 8
6.1.3 Mesures d'essai . 8
6.2 Modes opératoires de mesure . 9
6.2.1 Exigences d’essai pour publier des valeurs indiquées dans un catalogue . 9
6.2.2 Choix du mode opératoire de mesure . 9
6.2.3 Modes opératoires de mesure pour essai de décharge . 9
6.2.4 Modes opératoires de mesure pour essai de charge (voir Figure 2) .10
6.3 Calcul des caractéristiques .11
6.3.1 Conductance sonique, C .11
6.3.2 Rapport de contre-pression critique b et indice subsonique m .14
6.3.3 Coefficient de dépendance par rapport à la pression, K .
p 14
7 Présentation des résultats des essais .15
8 Mention d’identification (référence au présent document) .16
Annexe A (informative) Évaluation de l'incertitude de mesure .17
Annexe B (normative) Méthode d'essai pour déterminer et étalonner le volume d'un
réservoir isotherme .23
Annexe C (informative) Remplissage du réservoir isotherme .29
Annexe D (informative) Méthode d'essai pour déterminer la performance isotherme .32
Annexe E (informative) Formules de calcul des caractéristiques de débit .35
Annexe F (informative) Modes opératoires de calcul du rapport des pressions totales
critique, b, et de l’indice subsonique, m, par la méthode des moindres carrés en
utilisant la fonction «Solveur» de Microsoft Excel® .38
Bibliographie .42
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos . ht m l .
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 131, Transmissions hydrauliques et
pneumatiques, sous-comité SC 5, Appareils de régulation et de distribution et leurs composants.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 6358-2:2013), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 6358 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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Introduction
Dans les systèmes de transmission pneumatique, l'énergie est transmise et contrôlée par un gaz sous
pression circulant dans un circuit. Les éléments constituant un tel circuit ont une résistance intrinsèque
à l'écoulement de gaz et il est donc nécessaire de définir et de déterminer les caractéristiques décrivant
leurs performances en débit.
1)
L'ISO 6358:1989 a été élaborée pour déterminer les caractéristiques de débit des éléments de
transmission pneumatique, en se fondant sur un modèle de tuyères convergentes. La méthode comportait
deux paramètres caractéristiques: la conductance sonique, C, et le rapport de pression critique, b
utilisés dans une proposition d'approximation mathématique du comportement de l'écoulement. Le
résultat décrivait les performances d'écoulement d'un élément de transmission pneumatique d'un
écoulement sonique à un écoulement subsonique, basé sur la pression statique. Cette nouvelle édition
utilise la pression d’arrêt, pour prendre en compte l’influence de la vitesse d’écoulement sur la mesure
des pressions.
L'expérience a montré qu'un grand nombre de vannes pneumatiques ont des caractéristiques
convergentes–divergentes qui ne sont pas très bien représentés par le modèle de l'ISO 6358:1989. De
plus, de nouvelles avancées ont permis d'appliquer cette méthode à d'autres éléments de transmission
pneumatique. Toutefois, ceci nécessite d'utiliser désormais quatre paramètres (C, b, m, et Δp ) pour
c
définir les caractéristiques de débit dans les régions d’écoulement à la fois sonique et subsonique.
Le présent document décrit un ensemble de trois paramètres caractéristiques du débit, déterminés
à partir de résultats d'essais. Ces paramètres sont décrits comme suit et sont énumérés en ordre de
priorité décroissante.
— La conductance sonique, C, correspondant au débit maximum (sonique) est le paramètre le plus
important. Ce paramètre est défini par les conditions de stagnation en amont.
— Le rapport de contre-pressions critique, b, représentant la limite entre l'écoulement sonique et
l'écoulement subsonique est le deuxième paramètre le plus important. Sa définition diffère ici de celle
de l'ISO 6358:1989 car elle correspond au rapport entre les pressions de stagnation aval et amont.
— L'indice subsonique, m, est utilisé si nécessaire pour représenter le comportement de l'écoulement
subsonique d'une manière plus précise. En ce qui concerne les composants ayant une section
d'écoulement fixe, m est proche de 0,5. Dans ces cas-ci, seuls les deux premiers paramètres
caractéristiques C et b sont nécessaires. Pour un grand nombre d'autres composants, m variera
largement. Dans ces cas-là, il est nécessaire de déterminer C, b et m.
Plusieurs modifications du dispositif d'essai ont été effectuées pour résoudre les violations apparentes
de la théorie de l'écoulement des fluides compressibles. Parmi celles-ci se trouvent les tubes de mesure
de pression d'alimentation dont le diamètre est plus grand pour satisfaire aux hypothèses de vitesse
d'admission négligeable de l'élément soumis à essai et pour permettre de mesurer directement
la pression d’arrêt d'alimentation. Les tubes de sortie dont le diamètre plus grand permettent la
mesure directe de la pression d’arrêt aval afin de mieux prendre en compte les différents modèles de
composants. La différence entre la pression d’arrêt en amont et en aval d'un composant se traduit par
une perte d'énergie de pression.
On peut utiliser l'ISO 6358-3 pour calculer sans effectuer de mesure une estimation des caractéristiques
de débit global d'un assemblage de composants et de tuyauterie, en utilisant les caractéristiques de
chaque composant et tuyauterie déterminées conformément au présent document ou à l'ISO 6358-1.
Les méthodes d’essai de décharge et de charge données dans le présent document possèdent, par
rapport à celle indiquée dans l’ISO 6358-1, les avantages suivants:
a) une source d’air à forte capacité de débit n’est pas nécessaire;
b) les composants à grandes capacités de débit peuvent être soumis à essai plus facilement;
1) Norme annulée.
c) la consommation d'énergie est réduite au minimum; et
d) la durée de l'essai est raccourcie pendant les essais de charge et de décharge et le niveau de bruit
est diminué pendant l'essai de charge.
Il convient de noter que les caractéristiques de performances mesurées conformément à la présente
édition de la série ISO 6358 seront différentes de celles qui ont été mesurées selon l'ISO 6358:1989.
vi © ISO 2019 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 6358-2:2019(F)
Transmissions pneumatiques — Détermination des
caractéristiques de débit des composants traversés par un
fluide compressible —
Partie 2:
Méthodes d'essai alternatives
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie des méthodes d'essai de décharge et de charge en tant que méthodes
alternatives pour l'essai des composants de transmissions pneumatiques utilisant des fluides
compressibles, c'est-à-dire des gaz, et ayant des voies d’écoulement interne de taille fixe ou variable,
pour déterminer leurs caractéristiques de débit. Toutefois, la présente partie de l’ISO 6358 ne s’applique
pas aux composants dont le coefficient de débit est instable pendant leur fonctionnement, c'est-à-dire
ceux présentant un comportement avec hystérésis significatif (car ils peuvent contenir des pièces
flexibles qui se déforment sous l'écoulement) ou un phénomène de boucle de retour interne (tels que les
régulateurs) ni aux composants ayant une pression d’ouverture, tels que les clapets anti-retour et les
vannes d’échappement rapide. De plus, elle ne s'applique pas aux composants qui échangent de l'énergie
avec le fluide au cours de la mesure de débit, par exemple vérins, accumulateurs.
NOTE Le présent document ne fournit pas de méthode pour déterminer si un composant a un comportement
hystérétique; l'ISO 6358-1 fournit une telle méthode.
Le Tableau 1 présente un résumé des parties de la série ISO 6358 pouvant être appliquées à différents
composants.
Tableau 1 — Application des méthodes d'essai de la série ISO 6358 aux composants
Essai de pression Essai de pression
amont constante amont variable
ISO 6358-1
Composants
ISO 6358-2 ISO 6358-1 ISO 6358-2
Essai à pres-
Essai Essai à pression Essai de
sion amont
de charge amont variable décharge
constante
Groupe 1 Distributeurs de commande Oui Oui Oui Oui
directionnelle
Réducteurs de débit Oui Oui Oui Oui
Connecteurs Oui Oui Oui Oui
Distributeurs à clapets Oui Oui Oui Oui
Groupe de composants Oui Oui Oui Oui
Groupe 2 Filtres et lubrificateurs Oui Non Non Non
Clapets anti-retour Oui Non Non Non
Vannes d'échappement rapide Oui Non Non Non
Tubes et tuyaux Oui Non Non Non
Groupe 3 Silencieux et silencieux à Non Non Oui Oui
filtre à coalescence
Buses ou pistolets de soufflage Non Non Oui Oui
Fonds de vérin Non Non Oui Oui
L'essai de charge ne peut pas être effectué sur des composants ne comportant pas de connexion
d'échappement.
Le présent document spécifie les exigences de l'installation d'essai, du mode opératoire d'essai et de la
présentation des résultats.
L'évaluation des incertitudes de mesure est décrite à l'Annexe A. Les exigences pour une méthode d’essai
de détermination du volume du réservoir isotherme sont données à l'Annexe B. Les caractéristiques
des réservoirs isothermes sont données à l'Annexe C. La méthodologie d’essai pour déterminer la
performance isotherme sont données à l'Annexe D. Les équations de calcul des caractéristiques sont
explicitées à l'Annexe E. Le calcul des caractéristiques de débit, proprement dit, est donné à l'Annexe F.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 1219-1, Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Symboles graphiques et schémas de circuit —
Partie 1: Symboles graphiques en emploi conventionnel et informatisé
ISO 5598, Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Vocabulaire
ISO 6358-1, Transmissions pneumatiques — Détermination des caractéristiques de débit des composants
traversés par un fluide compressible — Partie 1: Règles générales et méthodes d'essai en régime stationnaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 5598, l’ISO 6358-1
ainsi que les suivants s'appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à http:// www .electropedia .org/
4 Symboles et unité
4.1 Les symboles et unités doivent être conformes à l’ISO 6358-1, et au Tableau 2.
Tableau 2 — Symboles et unités
Unités pra-
a
Référence Description Symbole Dimension Unités SI
tiques
5.5.2 Temps t T s s
3 3 3
5.4.3 Volume de réservoir V L m dm
a
T = temps; L = longueur.
2 © ISO 2019 – Tous droits réservés
4.2 Les chiffres utilisés en indice des symboles doivent être conformes à l’ISO 6358-1, et au Tableau 3.
Tableau 3 — Indices
Indice Signification
3 Conditions
du réservoir
4.3 Les symboles graphiques utilisés aux Figures 1 et 2 sont conformes à l’ISO 1219-1.
5 Installation d'essai
AVERTISSEMENT — Les Figures 1 et 2 représentent des circuits de base ne comportant pas tous
les composants de sécurité nécessaires pour protéger des dommages en cas de défaillance d’un
composant. Il est important que les responsables des essais apportent l’attention nécessaire à la
sécurité du personnel et de l’équipement.
5.1 Circuit d'essai pour essai de décharge
Un circuit d’essai approprié tel que présenté à la Figure 1 doit être utilisé pour l'essai de décharge.
Voir 5.3.5.
NOTE Voir le Tableau 4 pour la légende des composants du circuit d’essai.
Figure 1 — Circuit d’essai pour essai de décharge
5.2 Circuit d'essai pour essai de charge
Un circuit d’essai approprié tel que présenté à la Figure 2 doit être utilisé pour l'essai de charge.
NOTE Voir le Tableau 4 pour la légende des composants du circuit d’essai.
Figure 2 — Circuit d’essai pour essai de charge
Tableau 4 — Légende des composants des circuits d’essai présentés aux Figures 1 et 2
Paragraphe
Référence
ou alinéa Description Exigences supplémentaires
numérique
concerné
5.3.2 Source de gaz comprimé et filtre
pour essai de décharge
- Régulateur de pression réglable
pour essai de décharge
3 - Vanne d’isolement
4 5.4 Réservoir
- Instrument de mesure de la tempé-
rature
6 5.3.7 Tube de mesure de pression amont
7 5.3.7 Connecteur de transition amont
8 - Composant soumis à essai
9 5.3.7 Connecteur de transition aval
10 5.3.7 Tube de mesure de pression aval
11 5.3.10 Capteur de pression
12 5.3.10 Capteur de pression
13 5.3.4 et 5.3.9 Électrovanne (facultative) La conductance sonique de cette électrovanne
doit être environ quatre fois plus grande que
celle de l’élément soumis à essai.
14 - Baromètre
15 - Enregistreur numérique
16 5.3.10 Capteur de pression
- Orifice d'aspiration
pour essai de charge
18 - Pompe à vide pour essai de charge
4 © ISO 2019 – Tous droits réservés
5.3 Exigences générales
5.3.1 Le composant soumis à essai doit être installé et fonctionner dans le circuit d’essai, conformément
aux instructions de fonctionnement du fabricant.
5.3.2 Pour l'essai de décharge, un filtre doit être installé permettant de respecter les exigences de
filtration spécifié par le fabricant du composant soumis à essai.
5.3.3 Une installation d’essai doit être réalisée à partir des éléments énumérés au Tableau 4. Les
éléments 1 à 8, 11 et 14 à 16 sont nécessaires pour l'essai de décharge. Les éléments 3 à 12 et 14 à 18
sont nécessaires pour l'essai de charge.
5.3.4 Si le composant soumis à essai ne possède pas de mécanisme de contrôle permettant de changer
sa position, installer une électrovanne (élément 13) en amont du tube de mesure de pression (élément 6)
pour démarrer l'essai.
5.3.5 Les éléments 9,10 et 12 ne sont pas nécessaires pour l'essai de décharge lorsque le composant
soumis à essai ne comporte pas d'orifice aval. Voir les instructions particulières en 6.2.3.3.
5.3.6 La distance entre le réservoir (élément 4) et le tube de mesure de pression amont (élément 6)
pour l'essai de décharge, ou entre le réservoir (élément 4) et le tube de mesure de pression aval
(élément 10) pour l'essai de charge, doit être aussi courte que possible. Les volumes de tous les
composants et tuyauteries aux Figures 1 et 2 entre les éléments 3 et 13 (si l'élément 13 est utilisé)
ou entre les éléments 3 et 8 (si l'élément 13 n’est pas utilisé) doivent être ajoutés dans le volume du
réservoir.
5.3.7 Les tubes de mesure de pression (éléments 6 et 10) et les connecteurs de transition (éléments 7
et 9) doivent être conformes à l'ISO 6358-1. Il n’est pas nécessaire de mesurer la température dans les
tubes de mesure de pression, car la température est mesurée dans le réservoir.
5.3.8 Pour tous les emplacements où du liquide peut s'accumuler, l'installation d'un dispositif de
drainage est recommandée.
5.3.9 Le temps de basculement de l'électrovanne (élément 13) doit être suffisamment court pour
limiter le temps de transition au début de l'enregistrement des données d'essai.
5.3.10 Lors du raccordement des appareils de mesure de la pression, le volume mort doit être limité
dans la mesure du possible, cela pour éviter des temps de réponse longs, des retards et des déphasages
pour les mesures.
5.4 Exigences pour le réservoir (élément 4)
5.4.1 Structure
Le réservoir doit avoir la structure adaptée présentée à la Figure 3 et comporter les composants
énumérés au Tableau 5. Les dimensions de l’orifice d’écoulement doivent se conformer à celles données
au Tableau 6.
Il convient que le rapport entre la hauteur du réservoir et son diamètre ne dépasse pas 2:1.
La jonction de l’orifice d’écoulement avec la surface interne du réservoir doit être de forme convergente
afin d’éviter toute perte de charge. Les dimensions et l'agencement des orifices de connexion autres que
l’orifice d’écoulement sont déterminés par l’opérateur de l’essai.
Légende
a
Orifices de mesure (température et pression)
b
Orifice de la source
c
Orifice d’écoulement
Figure 3 — Structure du réservoir
Tableau 5 — Légende des composants du réservoir
Référence numérique Description Commentaires
1 Couvercle
2 Corps du réservoir
3 Garniture d’étanchéité
4 Attache de bride (écrou et boulon) Six unités ou plus, uniformément réparties
5 Filet métallique Voir 5.4.2.
6 Matériau de remplissage Voir 5.4.2.
7 Purge
Tableau 6 — Taille de filetage de l’orifice d’écoulement
Volume du réservoir, V,
Taille de filetage
en m
V ≤ 0,0025 G 1/8
0,0025 < V ≤ 0,0063 G 1/4
0,0063 < V ≤ 0,014 G 3/8
0,014 < V ≤ 0,032 G 1/2
0,032 < V ≤ 0,066 G 3/4
0,066 < V ≤ 0,100 G 1
0,100 < V ≤ 0,190 G 1 1/4
0,190 < V ≤ 0,310 G 1 1/2
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Tableau 6 (suite)
Volume du réservoir, V,
Taille de filetage
en m
0,310 < V ≤ 0,510 G 2
0,510 < V ≤ 0,730 G 2 1/2
0,730 < V ≤ 1,100 G 3
5.4.2 Matériau de remplissage
Le matériau de remplissage destiné à limiter les variations de température de l’air doit être résistant
à la corrosion et à la pression et doit être réparti uniformément dans le réservoir. Si le matériau de
−5 −5
remplissage est constitué de fils de cuivre, des fils d'un diamètre équivalent de 3 × 10 m à 5 × 10 m
2 3
doivent remplir le réservoir avec une densité de 3 × 10 kg/m .
NOTE Le diamètre équivalent est le diamètre d’une aire en section transversale de forme non circulaire
considérée équivalente au diamètre d’une aire en section transversale de forme circulaire.
Le matériau de remplissage doit être enveloppé dans un filet métallique afin de l’empêcher de sortir par
l’orifice d’écoulement. Il est souhaitable que le matériau de remplissage soit soutenu par une structure
adaptée afin d'éviter qu'il ne s'aplatisse au fond du réservoir. D'autres informations sont données à
l'Annexe C.
5.4.3 Volume
Il convient que le volume du réservoir, V, en m soit calculé au moyen de la Formule (1):
VC≥×510 (1)
où C est la conductance sonique estimée du composant soumis à essai, en m /(s∙Pa)(ANR)
NOTE 1 Le volume du réservoir est la valeur nette obtenue en soustrayant le volume du matériau de
remplissage du volume du réservoir d'air vide.
NOTE 2 La méthode d'essai pour déterminer le volume du réservoir est indiquée à l'Annexe B.
5.5 Exigences particulières
5.5.1 Les exigences particulières données dans l’ISO 6358-1:2013, 5.6, s’appliquent au présent
document.
5.5.2 L’enregistreur numérique doit être réglé avec une période d'échantillonnage conforme à la
Formule (2) ou (3). Approximativement 1000 points de valeur de pression devraient être obtenus
pendant les essais de décharge ou de charge lors de la variation principale de la pression p du réservoir.
Ces critères ont une incidence sur les calculs effectués en 6.3.
— Pour les essais de décharge:
V
−8
Δt≈×25, 10 (2)
C
— Pour les essais de charge:
V
−8
Δt≈×15, 10 (3)
C
où
Δt est la période d'échantillonnage, en s;
C est la conductance sonique estimée du composant soumis à essai, en m /(s∙Pa)(ANR);
V est le volume du réservoir, en m .
5.5.3 Si le nombre de points de données de pression enregistrés pendant la variation principale de la
pression p du réservoir lors des essais de décharge ou de charge est inférieur à 1 000, réduire la période
d’échantillonnage Δt en conséquence et répéter l’essai.
NOTE 1 Le début de la variation principale de la pression p du réservoir correspond à l’instant où
l’électrovanne 13 est ouverte.
NOTE 2 La fin de la variation principale de la pression p du réservoir correspond à l’instant où la pression p
3 3
du réservoir atteint 98 % de sa variation totale.
6 Modes opératoires d’essai
6.1 Conditions d'essai
6.1.1 Fluide d’essai
6.1.1.1 Il convient d’utiliser l’air comme fluide d'essai. Si un fluide différent est utilisé, il doit être
précisé dans le rapport d'essai.
6.1.1.2 Le gaz doit être filtré et conditionné afin de respecter les recommandations du fabricant du
composant soumis à essai.
6.1.2 Vérifications
Vérifier périodiquement que les orifices de prise de pression ne sont pas obturés par des liquides ou des
particules solides.
6.1.3 Mesures d'essai
6.1.3.1 Chaque série de relevés d'essai doit être enregistrée après avoir atteint les conditions
stabilisées de température et de pression dans le réservoir. Les variations d’indications de pression et
de température ne doivent pas dépasser les limites indiquées dans la colonne «variation admise des
conditions d'essai» du Tableau 7.
6.1.3.2 La pression et la température doivent être mesurées dans la plage de précision requise du
Tableau 7.
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Tableau 7 — Précision de mesure et variation admise des valeurs indiquées des paramètres
Variation admise
Paramètre Précision de mesure des conditions
d'essai
Volume ±1 % —
Temps ±1 % —
Pression en amont ±0,5 % ±1 %
Pression en aval ±0,5 % ±1 %
Pression du réservoir ±0,5 % ±1 %
Température ±1 K ±3 K
6.1.3.3 Les conditions de débit dans chaque circuit d'écoulement doivent être maintenues constantes
au sein du composant en prenant des mesures pour s'assurer qu'il n'y a pas de mouvement interne dans
les composants.
6.2 Modes opératoires de mesure
6.2.1 Exigences d’essai pour publier des valeurs indiquées dans un catalogue
Si des données doivent être utilisées pour publier des valeurs indiquées dans un catalogue, un
échantillon d'au minimum cinq composants à soumettre à essai doit être choisi aléatoirement dans un
lot de fabrication et ils doivent être soumis à essai conformément aux modes opératoires suivants.
6.2.2 Choix du mode opératoire de mesure
On doit choisir entre le mode opératoire décrit en 6.2.3 et le mode opératoire décrit en 6.2.4, en fonction
du domaine d'application du présent document.
6.2.3 Modes opératoires de mesure pour essai de décharge
6.2.3.1 Régler la pression du régulateur de pression (élément 2) à 700 kPa (7 bar), et ouvrir la vanne
d’isolement (élément 3) pour remplir d’air le réservoir (élément 4). Laisser le réservoir dans cet état
jusqu’à ce que sa température et sa pression aient atteint les conditions stabilisées.
6.2.3.2 Fermer la vanne d'isolement (élément 3) et mesurer la pression initiale p au moyen du capteur
de pression 16, la température initiale, T , au moyen de l’instrument de mesure de la température
(élément 5) dans le réservoir, et la pression atmosphérique, au moyen du baromètre (élément 14).
6.2.3.3 Ouvrir le composant soumis à essai (élément 8) ou l'électrovanne (élément 13) pour évacuer
l'air du réservoir (élément 4) dans l'atmosphère. Mesurer la pression dans le réservoir, p , la pression
amont, p , et la pression aval, p , au cours de la décharge en utilisant les capteurs de pression (éléments 16,
1 2
11 et 12), et enregistrer les valeurs au moyen de l'enregistreur numérique (élément 15) comme présenté
à la Figure 4. Si le connecteur de transition aval ne peut pas se raccorder à un composant soumis à essai,
mesurer la pression atmosphérique en tant que pression aval, p .
Légende
X Temps
Y Pression
1 pression amont
2 pression aval
3 pression dans le réservoir
4 pression atmosphérique
a
Région d'écoulement sonique
b
Région d'écoulement subsonique
NOTE La ligne en tirets longs indique l'évolution transitoire de la pression amont, p , lorsque la vanne à
solénoïde 13 est utilisée pour démarrer l’essai. La pression amont, p , démarre cependant de la valeur maximale
si le composant soumis à essai peut commuter l'essai.
Figure 4 — Réponse en pression dans le réservoir au cours de la décharge
6.2.4 Modes opératoires de mesure pour essai de charge (voir Figure 2)
6.2.4.1 Réduire la pression dans le réservoir (élément 4) à environ 2 kPa absolus (0,02 bar absolu)
au moyen de la pompe à vide (élément 18). Puis, fermer la vanne d'isolement (élément 3) et laisser
le réservoir dans cet état jusqu’à ce que sa pression ait atteint les conditions stabilisées. Mesurer la
pression initiale, p , au moyen du capteur de pression (élément 16), la température initiale, T , au moyen
3 3
de l’instrument de mesure de la température (élément 5) dans le réservoir et la pression atmosphérique,
au moyen du baromètre (élément 14).
6.2.4.2 Ouvrir le composant soumis à essai (élément 8) ou la vanne à solénoïde (élément 13) pour
charger l'air de l'atmosphère dans le réservoir. Mesurer la pression dans le réservoir, p , la pression
amont, p , et la pression aval, p , au cours de la charge en utilisant les capteurs de pression (éléments 16,
1 2
10 © ISO 2019 – Tous droits réservés
11 et 12), et enregistrer les valeurs au moyen de l'enregistreur numérique (élément 15) comme présenté
à la Figure 5.
Légende
X Temps
Y Pression
1 pression amont
2 pression aval
3 pression dans le réservoir
4 pression atmosphérique
a
Région d'écoulement sonique
b
Région d'écoulement subsonique
NOTE La ligne en tirets longs indique l'évolution transitoire de la pression amont, p lorsqu'une vanne à
1,
solénoïde 13 est utilisée pour démarrer l'essai. La pression amont, p , démarre cependant de la valeur maximale
si le composant soumis à essai peut commuter l'essai.
Figure 5 — Réponse en pression dans le réservoir au cours de la charge
6.3 Calcul des caractéristiques
6.3.1 Conductance sonique, C
6.3.1.1 Lissage de la pression dans le réservoir, p
Effectuer un calcul pour lisser les données de pression brutes dans le réservoir à partir d'une moyenne
glissante sur 21 points en utilisant la Formule (4).
ij=+10
pp' = (4)
33()ji∑ ()
ij=−10
où
p est la pression dans le réservoir, en Pa (i = 1, 2, ···, n);
3(i)
p’ est la pression dans le réservoir après traitement de la moyenne glissante, en Pa (j = 11, 12,
3(j)
···, n-10);
N est le nombre de points de données de pression mesurés pendant l'essai de décharge ou l'essai
de charge.
6.3.1.2 Courbe caractéristique de conductance
Calculer la conductance, C , pour chaque valeur de j sur la région mesurée représentée à la Figure 4
e
pour l'essai de décharge ou à la Figure 5 pour l'essai de charge, en utilisant la Formule (5) ou (6). Décrire
la conductance en fonction du rapport de pression sur la courbe comme représenté aux Figures 7 ou 8.
— pour l'essai de décharge
Vp''−p
()
31()jj−+03()10
C = (5)
e()j
20pRρΔtT T
10()j 0 3
— pour l'essai de charge
Vp''−p
()
31()jj+−03()10
C = (6)
e()j
20pRρΔtT T
10()j 0 3
où
C est la conductance d'un composant soumis à essai, en m /(s∙Pa)(ANR) (j = 21, 22, ., n-20);
e(j)
voir à la Figure 6 une description de la façon dont ces données sont organisées;
p est la pression amont, en Pa;
1(j)
p’ est la pression dans le réservoir après lissage 10 points avant, en Pa;
3(j-10)
p’ est la pression dans le réservoir après lissage 10 points après, en Pa;
3(j+10)
V est le volume du réservoir, en m ;
R est la constante des gaz, en J/(kg·K); [pour l'air, R = 287 J/(kg·K)];
ρ est la masse volumique de l'air de l'atmosphère normale de référence, en kg/m ;
T est la température absolue de l'atmosphère normale de référence, en K;
T est la température absolue dans le réservoir au début de la décharge, en K;
Δt est la période d'échantillonnage déterminée en 5.5.2, en s.
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Figure 6 — Valeur de j dans C
e(i)
6.3.1.3 Calcul de la conductance sonique, C
Calculer la conductance sonique, C, en faisant la moyenne de la région saturée de la conductance,
C comme indiqué aux Figures 7 ou 8. La région saturée est caractérisée par plusieurs valeurs de
e
conductance qui sont maximales comparées à toutes les autres. Cela n'inclut pas toutefois les valeurs
transitoires obtenues juste après le démarrage d'une charge ou d'une décharge.
Si les coefficients de C varient considérablement dans la région d’écoulement sonique, le composant
e
peut être considéré comme présentant une dépendance par rapport à la pression. Dans ce cas, tout
d'abord répéter la procédure de 6.2.3.1 à 6.2.3.3 pour la valeur limite supérieure de la plage de pression
du composant, puis déterminer les paramètres K et C . conformément au 6.3.3.
p max
Légende
X rapport de contre-pression p /p
2 1
Y conductance C
e
a
Région saturée
Figure 7 — Caractéristiques de conductance pour l'essai de décharge
Légende
X rapport de contre-pression p /p
2 1
Y conductance C
e
a
Région saturée
Figure 8 — Caractéristiques de conductance pour l'essai de charge
6.3.2 Rapport de contre-pression critique b et indice subsonique m
6.3.2.1 Calculer le rapport de pressions totales critique, b, et l'indice subsonique, m, d'après la
Formule (7) par la méthode des moindres carrés en utilisant tous les rapports de pression, p /p , et
2 1
rapports de conductance, C /C, dans la région d'écoulement subsonique déterminée en 6.3.1. Voir le
e
calcul à l'Annexe F, en prêtant attention au second alinéa du F.2.2. 1.
m
p
−b
C p
e 1
=−1 (7)
C 1−b
6.3.2.2 Si la valeur de l'indice subsonique, m, calculée en 6.3.2.1 est comprise entre 0,48 et 0,52, sa
valeur peut être corrigée à 0,5 pour diminuer le nombre de paramètres caractéristiques. Dans ce cas,
recalculer le rapport de pressions totales critique correspondant, b, selon 6.3.2.1, avec m = 0,5.
6.3.3 Coefficient de dépendance par rapport à la pression, K
p
Prendre C comme valeur de conductance pour la pression maximale en amont, tracer la dépendance
max
comme représenté à la Figure 9 en utilisant le résultat d'essai indiqué en 6.2.3.3, ensuite, rechercher
la ligne de corrélation dans la plage de rapport de conductance proche de 1. On peut considérer que
le tracé sur cette ligne définit la région d'écoulement sonique. La pente de cette droite est la valeur du
coefficient de dépendance par rapport à la pression, K . Lorsqu'on choisit un rapport de conductance
p
et une pression amont en deux positions sur cette ligne, on peut calculer K en utilisant la Formule (8).
p
C
low
1−
C
max
K = (8)
p
pp−
11max low
où p est la plus basse pression en amont de la dépendance linéaire.
1low
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Légende
X pression amont p
Y rapport de conductances C /C
e max
1 premier point sur la ligne au maximum de pression en amont
2 deuxième point sur la ligne
3 ligne de corrélation
4 résultats d'essai
a
Rapport de conductance C /C
low max
b
Pression amont p
1low
c
Pression amont p
1max
Figure 9 — Tracé du rapport de conductance en fonction de la pression amont
7 Présentation des résultats des essais
7.1 Toutes les mesures et les résultats des calculs doivent être compilés sous forme de tableaux par le
laboratoire d’essais.
7.2 Si des données doivent être utilisées pour publier des valeurs indiquées dans un catalogue, la
moyenne des résultats des composants soumis à essai pour chaque caractéristique énumérée en 7.3 doit
être reportée.
7.3 Les caractéristiques de performance suivantes concernant la capacité en débit, calculées selon 6.3,
doivent être indiquées:
a) conductance sonique, C [voir aussi le point d) ci-dessous],
b) rapport de contre-pression critique, b,
c) indice subsonique, m, et
d) si nécessaire, coefficient de dépendance par rapport à la pression, K , pression amont, p , et
p 1max
conductance sonique, C , à la valeur de pression amont, p .
max 1max
7.4 À partir de ces caractéristiques, il est possible de prévoir et comparer la performance du composant
en utilisant l'ISO 6358-1:2013, Formules (E.1) et (E.2).
7.5 Les enregistrements d’étalonnage doivent être disponibles.
8 Mention d’identification (référence au présent document)
Utiliser la mention d'identification suivante dans les rapports d’essais, catalogues et la documentation
commerciale pour attester de la conformité avec le présent document:
«Caractéristiques de débit des composants pneumatiques déterminées conformément à l'essai de
décharge ou l'essai de charge de l’ISO 6358-2, Transmissions pneumatiques — Détermination des
caractéristiques de débit des composants traversés par un fluide compressible — Partie 2: Autres méthodes
d'essai.»
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Annexe A
(informative)
Évaluation de l'incertitude de mesure
A.1 Généralités
Le Guide ISO de l'incertitude de mesure (GUM: 1995)[1] indique la méthode ayant actuellement recueilli
un consensus international pour estimer l'incertitude de mesure. Il existe différentes possibilités
pour estimer l'incertitude de mesure. La méthode mathématique stricte est décrite de manière plus
approfondie dans le GUM, cependant, on peut utiliser les autres méthodes pragmatiques conformes au
GUM. La règle la plus importante est la suivante: il convient que les efforts et les coûts de détermination
des incertitudes soient clairement guidés par le principe «d'adaptation aux besoins», c'est-à-dire qu'il
convient qu'ils soient d'une qualité suffisante pour satisfaire aux exigences de l'utilisateur des données
de mesure mais il convient qu'ils ne soient pas excessifs vis-à-vis de l'application. Cette annexe utilise ce
principe.
Le GUM regroupe les composantes d'incertitude en Type A et Type B en fonction de la façon dont elles
ont été obtenues. Les composantes de Type A sont calculées par des moyens statistiques d'après des
mesures répétées, tandis que les composantes de Type B proviennent d'autres sources, par exemple un
matériau de référence, des certificats d'étalonnage, des valeurs acceptées de constantes, la résolution,
l'instabilit
...
Questions, Comments and Discussion
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