ISO 4548-12:2000
(Main)Methods of test for full-flow lubricating oil filters for internal combustion engines — Part 12: Filtration efficiency using particle counting, and contaminant retention capacity
Methods of test for full-flow lubricating oil filters for internal combustion engines — Part 12: Filtration efficiency using particle counting, and contaminant retention capacity
Méthodes d'essai des filtres à huile de lubrification à plein débit pour les moteurs à combustion interne — Partie 12: Efficacité de filtration par comptage des particules et capacité de rétention des contaminants
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4548-12
First edition
2000-02-15
Methods of test for full-flow lubricating oil
filters for internal combustion engines —
Part 12:
Filtration efficiency using particle counting,
and contaminant retention capacity
Méthodes d'essai des filtres à huile de lubrification à plein débit pour les
moteurs à combustion interne —
Partie 12: Efficacité de filtration par comptage des particules et capacité de
rétention des contaminants
Reference number
ISO 4548-12:2000(E)
©
ISO 2000
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ISO 4548-12:2000(E)
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ISO 4548-12:2000(E)
Contents Page
Foreword.iv
Introduction.v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .2
4 Symbols .2
5 Equipment .2
6 Materials .5
7 Accuracy of measuring instruments and test conditions .5
8 Test rig validation .5
9 Preliminary preparation .7
10 Test procedure.9
11 Calculations.11
12 Test report .13
Annex A (normative) Specification of test fluid for oil filter test .14
Annex B (informative) Typical filter test report .16
Annex C (normative) Filter efficiency calculations.22
Bibliography.26
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ISO 4548-12:2000(E)
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO 4548 may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 4548-12 was prepared by Technical Committee ISO/TC 70, Internal combustion
engines, Subcommittee SC 7, Tests for lubricating oil filters.
ISO 4548 consists of the following parts, under the general title Methods of test for full-flow lubricating oil filters for
internal combustion engines:
� Part 1: Differential pressure/flow characteristics
� Part 2: Element by-pass valve characteristics
� Part 3: Resistance to high differential pressure and to elevated temperature
� Part 4: Initial particle retention efficiency, life and cumulative efficiency (gravimetric method)
� Part 5: Cold start simulation and hydraulic pulse durability test
� Part 6: Static burst pressure test
� Part 7: Vibration fatigue test
� Part 9: Inlet and outlet anti-drain valve tests
� Part 10: Life and cumulative efficiency in the presence of water in oil
� Part 11: Self-cleaning filters
� Part 12: Filtration efficiency using particle counting, and contaminant retention capacity
Annexes A and C form a normative part of this part of ISO 4548. Annex B is for information only.
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ISO 4548-12:2000(E)
Introduction
ISO 4548 establishes standard test procedures for measuring the performance of full-flow lubricating oil filters for
internal combustion engines. It has been prepared in separate parts, each part relating to a particular performance
characteristic.
Together the tests provide the information necessary to assess the characteristics of a filter, but if agreed between
the purchaser and the manufacturer, the tests may be conducted separately.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 4548-12:2000(E)
Methods of test for full-flow lubricating oil filters for internal
combustion engines —
Part 12:
Filtration efficiency using particle counting, and contaminant
retention capacity
1 Scope
This part of ISO 4548 specifies a multi-pass filtration test with continuous contaminant injection and using the on-
line particle counting method for evaluating the performance of full-flow lubricating oil filters for internal combustion
engines.
The test procedure determines the contaminant capacity of a filter, its particulate removal characteristics and
differential pressure.
This test is intended for application to filter elements having a rated flow between 4 l/min and 600 l/min and with an
efficiency of less than 99 % at a particle size greater than 10�m.
NOTE Several test flow loops built into one test rig, or several test rigs, would be required to cover the complete flow range
of 4 l/min to 600 l/min.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this part of ISO 4548. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these publications
do not apply. However, parties to agreements based on this part of ISO 4548 are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated
references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain
registers of currently valid International Standards.
ISO 1219-1:1991, Fluid power systems and components — Graphic symbols and circuit diagrams — Part 1:
Graphic symbols.
ISO 2942:1994, Hydraulic fluid power — Filter elements — Verification of fabrication integrity and determination of
the first bubble point.
ISO 3968:1981, Hydraulic fluid power — Filters — Evaluation of pressure drop versus flow characteristics.
ISO 4021:1992, Hydraulic fluid power — Particulate contamination analysis — Extraction of fluid samples from
lines of an operating system.
ISO 4405:1991, Hydraulic fluid power — Fluid contamination — Determination of particulate contamination by the
gravimetric method.
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ISO 4548-12:2000(E)
ISO 11171:1999, Hydraulic fluid power — Calibration of automatic particle counters for liquids.
1)
ISO 11841-1:— , Road vehicles and internal combustion engines — Filter vocabulary — Part 1: Definitions of
filters and filter components.
1)
ISO 11841-2:— , Road vehicles and internal combustion engines — Filter vocabulary — Part 2: Definitions of
characteristics of filters and their components.
ISO 11943:1999, Hydraulic fluid power —On-line automatic particle-counting systems for liquids — Methods of
calibration and validation.
ISO 12103-1:1997, Road vehicles — Test dust for filter evaluation — Part 1: Arizona test dust.
3 Terms and definitions
For the purposes of this part of ISO 4548, the terms and definitions given in ISO 11841-1and ISO 11841-2,
together with the following, apply.
3.1
multi-pass test
test which requires the recirculation of unfiltered fluid through the filter element
3.2
base upstream gravimetric level
upstream contaminant concentration if no contaminant is recirculated
3.3
filtration efficiency
ability of the filter to retain particles expressed as the percentage of particles of a given size retained by the filter
under test
3.4
overall efficiency
efficiency calculated from the average upstream and downstream particle counts
3.5
2)
X %micron (��m) rating
��
particle size, in micrometres, corresponding to an overall efficiency of a given percentage X
4 Symbols
The graphical symbols used in this part of ISO 4548 are in accordance with ISO 1219-1.
5 Equipment
5.1 Test rig
The test rig shall comprise a filter test circuit and a contaminant injection circuit, as described in 5.1.1 and 5.1.2.
SeeFigure1.
1) To be published.
2) 1 micron � 1micrometre.
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ISO 4548-12:2000(E)
Key
1 Reservoir incorporating a thermostatically controlled 12 Reservoir incorporating a thermostatically controlled
heater heater
2 Pump 13 Pump
3 Three-way valve 14 Clean-up filter
4 Pressure gauge 15 Heat exchanger
5 Differential pressure gauge 16 Injection pump
6 Test filter 17 Flow meter
7 Throttle valve (for pressure regulation) 18 Sampling valve
8 Flow meter 19 Dilution system
9 Clean-up filter 20 Particle sensor
10 Heat exchanger 21 Particle counter
11 Sampling valve 22 Volume control valve
A Contaminant injection circuit
B Filter test circuit
C Dilution and counting system
Figure 1 — Diagrammatic arrangement of test rig
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ISO 4548-12:2000(E)
5.1.1 Filter test circuit
The filter test circuit shall include the following components.
a) Reservoir (1) constructed with a conical bottom having an included angle of not more than 90° and where the
oil entering is diffused below the fluid surface.
b) Oil pump (2) which does not alter the contaminant particle size distribution and which does not exhibit
excessive flow pulses.
c) Device, such as a filter head to accommodate spin-on filters, to connect the test filter (6) which can be by-
passed or replaced by a straight section of pipe.
d) System clean-up filter (9) capable of providing an initial system contamination level of less than 15 particles
greater than 10 μm/ml.
e) Sampling valves in accordance with ISO 4021, for turbulent sampling upstream and downstream of the test
filter, for on-line particle counting (18) and for gravimetric analysis (11).
f) Pressure tappings in accordance with ISO 3968.
g) Piping sized to ensure that turbulent mixing conditions exist throughout the filter test circuit.
5.1.2 Contaminant injection circuit
The contaminant injection circuit shall include the following components:
a) Reservoir (12) constructed with a conical bottom having an included angle of not more than 90° and where the
oil entering is diffused below the fluid surface.
b) Oil pump (13), centrifugal or of another type which does not alter the contaminant particle size distribution.
c) System clean-up filter (14) capable of providing either of the following conditions:
1) an initial system contamination level of less than 1 000 particles/ml having a size greater than 10 μm;
2) a gravimetric level less than 2 % of the calculated level at which the test is being conducted, measured in
accordance with the double membrane gravimetric method described in ISO 4405.
d) Piping sized to ensure that turbulent mixing conditions exist throughout the contaminant injection circuit.
5.2 On-line dilution and particle counting system
The on-line dilution and particle counting system shall include the following components:
a) On-line sample delivery pipework sized to maintain a fluid velocity which will prevent silting.
b) Dilution system (19) comprising a reservoir, pump, clean-up filters, flowmeters and flow regulation valves.
c) Two optical particle sensors (20) connected to a counter (21) having a minimum of five channels.
5.3 Timer, capable of measuring minutes and seconds.
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ISO 4548-12:2000(E)
6 Materials
6.1 Test contaminant
6.1.1 Contaminant grade
The contaminant shall be in accordance with the specification given for ISO 12103-A3 medium grade test dust in
ISO 12103-1:1997.
6.1.2 Contaminant preparation
The test dust shall be pre-dried in quantities no larger than 200 g for at least 1 h at 105 °C � 5 �C, cooled to room
temperature and maintained in a desiccator until required for use.
6.2 Test fluid, having a petroleum base and conforming to the specifications given in annex A.
7 Accuracy of measuring instruments and test conditions
The measuring instruments shall be capable of measuring to the levels of accuracy given in Table 1. The last
column in the table gives the limits within which the test conditions shall be maintained.
Table 1 — Instrument accuracy and test condition variation
Test condition Units Measurement accuracy Allowed test
condition variation
Flow l/min
� 2% � 5%
Pressure Pa –
� 5%
Temperature
�C � 1 �C � 2 �C
Volume l
� 5% � 10 %
Base upstream mg/l –
� 1mg/l
gravimetric level
Conductivity pS/m � 10 %
a 2
Viscosity mm /s
� 5%
a
The viscosity of the test liquid should be checked at regular intervals to ensure that the test is
2 2
conducted at a liquid temperature which corresponds to a viscosity of 15 mm /sec � 1mm /sec.
8 Test rig validation
NOTE These validation procedures reveal the effectiveness of the test rig in maintaining contaminant entrainment and/or
preventing contaminant size modification.
8.1 Validation of filter test circuit
8.1.1 Validate the filter test circuit at the minimum flow rate at which the circuit will be operated. Install a straight
section of pipe in place of a test filter during the validation procedure.
8.1.2 For flows of less than 60 l/min, adjust the total circuit volume to be numerically equal to one-half of the
value of the minimum flow volume per minute through the filter, with a minimum of 6 l. For flows higher than 60
l/min, adjust the total circuit volume to be numerically equal to one-quarter of the value of the minimum flow volume
per minute through the filter.
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ISO 4548-12:2000(E)
8.1.3 Contaminate the fluid to the calculated gravimetric level of 5 mg/l using ISO 12103-A3 test dust.
NOTE This contamination level is below the coincidence limit of automatic particle counters.
8.1.4 Circulate the fluid in the test system for 1 h whilst obtaining downstream cumulative counts at 10 μm and
20 μm without on-line dilution at 10 min sample intervals.
8.1.5 Calculate and record the on-line count (C ) in particles/ml, using the equation
o
N
c
C �
o
V
where
N is the cumulative count for the selected sample period, in number of particles;
c
V is the volume of fluid, in millilitres, passed through the particle counter sensor during the sample period.
8.1.6 Accept the validation test only if:
� each particle count obtained at 10 μm and 20 μm does not deviate by more than 10 % from the average
particle counts for these sizes;
� the average for all particle counts per millilitre at channel� 10 μm is not less than 750 nor more than 1 000;
� the particle counts per millilitre at channel > 20 μm are not less than 70 nor more than 120.
8.2 Validation of contaminant injection circuit
8.2.1 Validate the contaminant injection circuit at the maximum volume and the maximum gravimetric level to be
used.
8.2.2 Add the required quantity of contaminant in a slurry form to the injection circuit fluid and circulate for
sufficient time to completely disperse the contaminant.
NOTE All systems may not disperse contaminant at the same rate. A period of 10 min to 20 min may be necessary for
complete dispersion.
8.2.3 Extract fluid samples at the point where the injection fluid is discharged into the filter test circuit reservoir at
30 min intervals over 2 h and analyse each sample gravimetrically.
NOTE These samples should be taken at the intended test injection flow rate.
8.2.4 Accept the validation test only if the gravimetric level of each sample is within� 5 % of the average of the
four samples and if this average is within� 5 % of the gravimetric level selected in 8.2.1.
8.3 Validation of on-line dilution and particle counting system
Proceed as described in ISO 11943 to validate the on-line dilution system and proceed in accordance with
ISO 11171 to validate the particle counter.
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ISO 4548-12:2000(E)
9 Preliminary preparation
9.1 Test filter assembly
9.1.1 Ensure that the test fluid cannot by-pass the filter element to be evaluated. Unless agreed between the
purchaser and manufacturer, the by-pass valve of the filter element shall be kept operative. If the by-pass valve has
been made inoperative, this shall be clearly stated in the test report.
9.1.2 Subject the test filter element to a fabrication integrity test in accordance with ISO 2942 using MIL-H-5606
fluid prior to the multi-pass test or following the multi-pass test if the element is not readily accessible as in the spin-
on configuration.
9.1.3 If the integrity test has been carried out prior to the multi-pass test and if it fails to meet the test pressure
agreed between the purchaser and the manufacturer, disqualify the element from further testing. If the integrity test
has been carried out after the multi-pass test and if it fails, disqualify the test result.
9.2 Contaminant injection circuit
9.2.1 Using 10 mg/l as the base upstream gravimetric level, calculate the predicted test time, (T ), in minutes
e
using the equation:
F F
cc
T � �
e
GQ� 10� Q
where
F is the estimated capacity of the filter element, in milligrams;
c
G is the base upstream gravimetric level, in milligrams per litre;
Q is the test flow rate, in litres per minute.
NOTE 1 A test duration of more than 30 min is recommended.
NOTE 2 If the estimated capacity of the filter element (F ) is not supplied by the manufacturer, it may be necessary to
c
determine the capacity by testing an element.
NOTE 3 The base upstream gravimetric level (G) of 10 mg/l should be adhered to unless otherwise agreed upon by the
purchaser and the manufacturer. Base upstream gravimetric levels up to 25 mg/l may be used to shorten test times but only the
results of filter tests using the same base upstream gravimetric level can be compared.
9.2.2 Calculate the minimum volume of fluid (V ) in litres, required for the operation of the injection circuit, which
m
is compatible with the predicted test time and an injection flow rate of 0,25 l/min, using the equation:
V =1,2T � Q � V
m e i 0
where
T is the predicted test time, in minutes, obtained in 9.2.1;
e
Q is the injection flow rate, in litres per minute;
i
V is the minimum volume of fluid, in litres, in the injection circuit necessary to avoid air entrainment.
0
NOTE 1 The calculated minimum volume should ensure a sufficient quantity of contaminant fluid to load the element, plus
20 % for adequate circulation throughout the test and to avoid entrainment. Larger injection volumes may be used.
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ISO 4548-12:2000(E)
NOTE 2 It is strongly recommended to use an injection flow rate of 0,25 l/min. Higher injection flow rates may be used if they
are less than 4 % of the test flow rate, in order to minimize the effects of extraction on the filter capacity. Lower injection rates
may be used if the system is validated in accordance with ISO 11943. In all cases, the flow rates extracted for dilution and
counting upstream and downstream should each be 50 % of the injection flow rate, or as balanced using the downstream
volume control valve (22) shown in Figure 1.
9.2.3 Calculate the gravimetric level (G ) in mg/l of the injection fluid, using the equation:
i
GQ� 10Q
G � �
i
Q Q
ii
where
G is the base upstream gravimetric level, in milligrams per litre, established in 9.2.1;
Q is the test flow rate, in litres per minute;
Q is the injection flow rate, in litres per minute.
i
9.2.4 Calculate the quantity of contaminant (W) in grams, needed for the contaminant injection circuit, using the
equation:
GV�
ii
W �
1 000
where
G is the gravimetric level, in milligrams per litre, obtained in 9.2.3;
i
V is the volume of fluid contained in the injection circuit, in litres.
i
9.2.5 Adjust the injection flow rate at stabilized temperature to within � 5 % of the value selected in 9.2.2 and
maintain throughout the test.
9.2.6 Circulate the fluid in the contaminant injection circuit through the clean-up filter (14) until either of the
following conditions are attained:
a) a contamination level of less than 1 000 particles per millilitre having a size greater than 10 μm;
b) a gravimetric level of less than 2 % of the value determined in 9.2.3.
9.2.7 By-pass the system clean-up filter (14) after the required initial contamination has been achieved.
9.2.8 Adjust the total volume of the contaminant injection system to the value determined in 9.2.2.
9.2.9 Ensure that the conductivity of the test fluid and the injection fluid is at least 1 000 pS/m by measuring fluid
conductivity prior to each test.
NOTE A level of 1 500 pS/m � 500 pS/m is recommended. An initial level of 0,01 % of an antistatic agent has been shown
to produce conductivity within this range.
9.2.10 Add, in slurry form to the contaminant injection circuit reservoir (12), the quantity of contaminant (W)
determined in 9.2.4, and circulate until the contaminant is completely dispersed.
NOTE Complete dispersal of the contaminant may take between 10 min and 20 min.
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ISO 4548-12:2000(E)
9.3 Filter test circuit
9.3.1 Install a straight section of pipe in place of the test filter.
9.3.2 Circulate the fluid in the filter test circuit through the clean-up filter (9) until a contamination level of less
than 15 particles per millilitre having a size greater than 10 μm is attained. Record this value as the initial
cleanliness level of the system.
NOTE The contamination level should be checked with the on-line particle counting system which will, at the same time,
clean the sampling lines.
9.3.3 Adjust the fluid volume of the filter test circuit to the value determined in 8.1.2 and record this value.
9.3.4 Ensure that the conductivity of the test fluid is at least 1000 pS/m by measuring fluid conductivity prior to
each test.
NOTE A level of 1 500 pS/m � 500 pS/m is recommended. An initial level of 0,01 % of an antistatic agent has been shown
to produce conductivity within this range.
9.3.5 Install the filter housing, without the test element, in the filter test circuit. For a spin-on type filter, install this
spin-on filter body without an element inside.
9.3.6 Circulate the fluid in the filter test circuit at the rated flow and at the stabilized test temperature �2°C.
Measure and record the differential pressure of the empty filter housing (�p ).
3
9.3.7 Adjust the channels on the particle counter to read the following particle sizes:
� 5- (6) channel counter : (5), 10, 15, 20, 30, 40;
� 16-channel counter : 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 15, 17, 20, 25, 30, 35, 40, 50.
10 Test procedure
10.1 Initial measurement
10.1.1 Install the filter element (6) in its housing and subject the assembly to the flow rate required by the
2 2
purchaser and to the temperature required to maintain an oil viscosity of 15 mm /s � 1mm /s. Recheck the fluid
level.
10.1.2 Measure and record the differential pressure of the clean assembly (�p ).
1
10.1.3 Calculate and record the differential pressure of the clean element (�p ) using the equation:
2
�p =�p ��p
2 1 3
where
�p is the differential pressure of the clean assembly measured in 10.1.2;
1
�p is the differential pressure of the empty filter housing measured in 9.3.6.
3
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ISO 4548-12:2000(E)
10.1.4 Calculate the differential pressures (�p ) corresponding to increases of 80 % and 100 % of the net
5
differential pressure using the equation:
�p =�p ��p
5 4 2
where
�p is the element terminal differential pressure;
4
�p is the differential pressure of the clean element obtained from 10.1.3.
2
NOTE For clarity,�p to�p areillustratedinFigure2.
1 6
10.1.5 Obtain a fluid sample from the contaminant injection circuit, at the point where the fluid return pipe
discharges into the reservoir (12).
10.1.6 Measure and record the injection flow rate.
10.1.7 Adjust the dilution at the start of the test to the anticipated maximum dilution required during the test to
avoid particle counter saturation.
10.2 Performance test
10.2.1 By-pass the clean-up filter (9).
10.2.2 Allow the injection flow to enter the filter test circuit reservoir.
10.2.3 Start the timer.
10.2.4 Start the upstream and downstream sample flows.
10.2.5 Record the differential pressure and count particles upstream and downstream for 50 s every minute at the
flow specified in the sensor.
10.2.6 Calculate and record the on-line count (C ) using the equation:
o
ND�
c
C �
o
V
where
N is the cumulative count for the sample interval, in number of particles;
c
D is the dilution factor;
V is the volume of fluid passed through the particle counter sensor during the sample interval, in millilitres.
10.2.7 Record the test time, in minutes, required for the differential pressure across the filter assembly (�p)to
increase by 80 % and 100 % of the final net differential pressure (�p ).
5
10.2.8 Take an upstream sample at valve (11) for gravimetric analysis when the differential pressure across the
filter assembly has increased by 80 % of the net differential pressure.
NOTE The sample is taken at the 80 % point because it often overlaps the 100 % point.
10.2.9 Stop the flow to the test filter and measure and record the exact final volume of test fluid (V ).
f
NOTE If 100 % net differential pressure is reached during sampling, complete sampling before stopping the flow to the test
filter.
10.2.10 Accept the test if the final volume (V)iswithin� 10 % of the initial volume.
f
10 © ISO 2000 – All rights reserved
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ISO 4548-12:2000(E)
Key
�p Measured differential pressure
�p Differential pressure of the clean assembly
1
�p Differential pressure of the clean element
2
�p Differential pressure of the housing
3
�p Terminal differential pressure of the element
4
�p Final net differential pressure
5
�p Differential pressure ac
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4548-12
Première édition
2000-02-15
Méthodes d’essai des filtres à huile de
lubrification à plein débit pour les moteurs
à combustion interne —
Partie 12:
Efficacité de filtration par comptage des
particules et capacité de rétention des
contaminants
Methods of test for full-flow lubricating oil filters for internal combustion
engines —
Part 12: Filtration efficiency using particle counting, and contaminant
retention capacity
Numéro de référence
ISO 4548-12:2000(F)
©
ISO 2000
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ISO 4548-12:2000(F)
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Sommaire Page
Avant-propos.iv
Introduction.v
1 Domaine d'application.1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions.2
4 Symboles.2
5 Équipements d'essai .2
6 Matériaux d'essai .5
7 Précision des instruments de mesure et conditions d'essai.5
8 Validation du banc d'essai.5
9 Préparation.7
10 Mode opératoire.9
11 Calculs .12
12 Rapport d’essai.14
Annexe A (normative) Spécifications du fluide utilisé pour l'essai du filtre à huile .15
Annexe B (informative) Rapport type d'essai du filtre.17
Annexe C (normative) Calcul de l'efficacité du filtre .23
Bibliographie .27
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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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente partie de l’ISO 4548 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.
La Norme internationale ISO 4548-12 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 70, Moteurs à combustion
interne, sous-comité SC 7, Essais des filtres à huile.
L'ISO 4548 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Méthodes d'essai des filtres à huile de
lubrification à plein débit pour les moteurs à combustion interne:
� Partie 1: Caractéristique débit/pression différentielle
� Partie 2: Caractéristiques de l’organe de dérivation du filtre
� Partie 3: Résistance aux pressions différentielles élevées et aux hautes températures
� Partie 4: Efficacité initiale, capacité de rétention et efficacité cumulée (méthode gravimétrique)
� Partie 5: Essais de simulation de démarrage à froid et de résistance aux impulsions hydrauliques
� Partie 6: Essai d’éclatement à la pression statique
� Partie 7: Essai de fatigue aux vibrations
� Partie 9: Essais des clapets de non-retour aval et amont
� Partie 10: Durée de vie et efficacité cumulée en présence d’eau dans l’huile
� Partie 11: Filtres à nettoyage automatique
� Partie 12: Efficacité de filtration par comptage des particules et capacité de rétention des contaminants
Les annexes A et C constituent des éléments normatifs de la présente partie de l'ISO 4548. L'annexe B est donnée
uniquement à titre d'information.
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ISO 4548-12:2000(F)
Introduction
L'ISO 4548 établit des modes opératoires normalisés pour la mesure des performances des filtres à huile de
lubrification à plein débit pour les moteurs à combustion interne. Elle a été élaborée en différentes parties, chaque
partie étant consacrée à une caractéristique de performance particulière.
Réalisés ensemble, les essais fournissent les informations nécessaires à l'évaluation des caractéristiques d'un
filtre, mais ces derniers peuvent être réalisés séparément lorsque cela fait l'objet d'un accord entre l'acheteur et le
fabricant.
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NORME INTERNATIONALE ISO 4548-12:2000(F)
Méthodes d'essai des filtres à huile de lubrification à plein débit
pour les moteurs à combustion interne —
Partie 12 :
Efficacité de filtration par comptage des particules et capacité de
rétention des contaminants
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 4548 définit un essai de filtration par passages multiples (Multipass) avec injection
continue de contaminant et utilisant la méthode de comptage en ligne des particules pour évaluer les performances
des filtres à huile de lubrification à plein débit pour les moteurs à combustion interne.
Le mode opératoire détermine la capacité de rétention d'un filtre, son aptitude à éliminer les matières particulaires
ainsi que la pression différentielle.
Cet essai est destiné à être appliqué aux éléments filtrants d'un débit nominal compris entre 4 l/min et 600 l/min et
d'une efficacité inférieure à 99 % pour une taille de particule supérieure à 10 μm.
NOTE Pour couvrir toute la plage de débits de 4 l/min à 600 l/min, on peut avoir besoin de recourir à plusieurs circuits
d’essai installés sur un seul banc d’essai ou sur plusieurs bancs d’essais.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente partie de l'ISO 4548. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente partie de l'ISO 4548 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 1219-1:1991, Transmissions hydrauliques et pneumatiques� Symboles graphiques et schémas de circuit�
Partie 1: Symboles graphiques.
ISO 2942:1994, Transmissions hydrauliques� Éléments filtrants� Vérification de la conformité de fabrication et
détermination du point de première bulle.
ISO 3968:1981, Transmissions hydrauliques� Filtres� Évaluation de la perte de charge en fonction du débit.
ISO 4021:1992, Transmissions hydrauliques � Analyse de la pollution par particules � Prélèvement des
échantillons de fluide dans les circuits en fonctionnement.
ISO 4405:1991, Transmissions hydrauliques� Pollution des fluides� Détermination de la pollution particulaire
par la méthode gravimétrique.
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ISO 11171:1999, Transmissions hydrauliques � Étalonnage des compteurs automatiques de particules en
suspension dans les liquides.
1)
ISO 11841-1:— , Véhicules routiers et moteurs à combustion interne� Vocabulaire relatif aux filtres� Partie 1:
Définitions des filtres et de leurs composants.
1)
ISO 11841-2:— , Véhicules routiers et moteurs à combustion interne� Vocabulaire relatif aux filtres� Partie 2:
Définitions des caractéristiques des filtres et de leurs composants.
ISO 11943:1999, Transmissions hydrauliques� Systèmes de comptage automatique en ligne de particules en
suspension dans les liquides� Méthode d'étalonnage et de validation.
ISO 12103-1:1997, Véhicules routiers� Poussière pour l'essai des filtres� Partie 1: Poussière d’essai d'Arizona.
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 4548, les termes et définitions donnés dans l'ISO 11841-1 et
l'ISO 11841-2, ainsi que les termes et définitions suivants, s'appliquent.
3.1
essai par passages multiples
essai multipass
essai qui nécessite la recirculation du fluide non filtré dans l'élément filtrant
3.2
niveau gravimétrique de base en amont
concentration de contaminant en amont en cas de non recirculation du contaminant
3.3
efficacité de filtration
capacité du filtre à retenir les particules, exprimée en pourcentage de particules d'une taille donnée, retenues par
le filtre soumis à l'essai
3.4
efficacité globale
efficacité calculée à partir des comptages moyens de particules en amont et en aval
3.5
seuil de filtration à X %
taille de particules (en micromètres) correspondant à une efficacité globale d'un pourcentage X donné
4 Symboles
Les symboles graphiques utilisés dans la présente partie de l'ISO 4548 sont conformes à l'ISO 1219-1.
5 Équipements d'essai
5.1 Banc d'essai
Le banc d'essai doit comprendre un circuit d'essai du filtre et un circuit d'injection du contaminant, comme décrit en
5.1.1 et 5.1.2. Voir Figure 1.
1) À publier.
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Légende
1 Réservoir comportant un élément chauffant à commande 12 Réservoir comportant un élément chauffant à commande
thermostatique thermostatique
2 Pompe 13 Pompe
3 Robinet à trois voies 14 Filtre de nettoyage
4 Manomètre 15 Échangeur thermique
5 Manomètre différentiel 16 Pompe d'injection
6 Filtre d'essai 17 Débitmètre
7 Robinet d'étranglement (pour le réglage de la pression) 18 Robinet de prélèvement
8 Débitmètre 19 Circuit de dilution
9 Filtre de nettoyage 20 Capteur de particules
10 Échangeur thermique 21 Compteur de particules
11 Robinet de prélèvement 22 Robinet de réglage du volume
A Circuit d'injection du contaminant
B Circuit d'essai du filtre
C Système de dilution et de comptage
Figure 1 — Représentation schématique du banc d'essai
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5.1.1 Circuit d'essai du filtre
Le circuit d'essai du filtre doit comprendre les composants suivants.
a) Un réservoir (1) constitué d'un fond conique comportant un angle inférieur ou égal à 90� et dans lequel l'huile
est diffusée sous la surface du fluide.
b) Une pompe à huile (2) qui ne modifie pas la distribution granulométrique du contaminant et dont les impulsions
de débit ne sont pas excessives.
c) Un dispositif de raccordement du filtre d'essai (6), tel qu'une tête de filtre pour adapter des filtres à visser, qui
peut être court-circuité ou remplacé par un tronçon de tube droit.
d) Un filtre de nettoyage (9) capable d'assurer un niveau de contamination initial inférieur à 15 particules
supérieures à 10 μm/ml.
e) Des robinets de prélèvement conformes à l'ISO 4021, pour un échantillonnage turbulent en amont et en aval
du filtre en essai, pour le comptage en ligne des particules (18) et pour l'analyse gravimétrique (11).
f) Des prises de pression conformes à l'ISO 3968.
g) Une tuyauterie dont la dimension garantit l'existence de conditions de mélange turbulent dans le circuit d'essai
du filtre.
5.1.2 Circuit d'injection de contaminant
Le circuit d'injection de contaminant doit comporter les éléments suivants.
a) Un réservoir (12) constitué d'un fond conique comportant un angle inférieur ou égal à 90 degrés dans lequel
l'huile est diffusée sous la surface du fluide.
b) Une pompe à huile (13) de type centrifuge ou autre, qui ne modifie pas la distribution granulométrique du
contaminant.
c) Un filtre de nettoyage (14) capable d'assurer l'une des conditions suivantes:
1) un niveau de contamination initial du système inférieur à 1 000 particules par millilitre dont la taille est
supérieure à 10 μm;
2) un niveau gravimétrique inférieur à 2 % du niveau calculé auquel l'essai est réalisé, mesuré
conformément à la méthode gravimétrique à double membrane décrite dans l'ISO 4405.
d) Une tuyauterie dont la dimension garantit l'existence de conditions de mélange turbulent dans le circuit
d'injection de contaminant.
5.2 Système de dilution en ligne et de comptage de particules
Le système de dilution en ligne et de comptage de particules doit comporter les éléments suivants.
a) Une tuyauterie de prélèvement en ligne, dont la dimension permet de maintenir une vitesse d'écoulement du
fluide qui empêche toute sédimentation.
b) Un circuit de dilution (19) comprenant un réservoir, une pompe, des filtres de nettoyage, des débitmètres et
des vannes de réglage du débit.
c) Deux capteurs optiques de particules (20) raccordés à un compteur (21) disposant au minimum de cinq
canaux.
5.3 Chronomètre, capable de mesurer les minutes et les secondes.
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6 Matériaux d'essai
6.1 Contaminant d'essai
6.1.1 Grade du contaminant
Le contaminant doit être conforme à la spécification donnée pour l'ISO 12103-A3, poussière d'essai de grade
moyen, dans l'ISO 12103-1:1997.
6.1.2 Préparation du contaminant
La poussière d'essai doit être préséchée par quantités inférieures ou égales à 200 g pendant au moins 1 h à
105 °C � 5 °C et refroidie à la température ambiante. Maintenir dans un dessiccateur jusqu'à l'emploi.
6.2 Fluide d'essai, composé d'une base pétrolière et être conforme aux spécifications données dans
l'annexe A.
7 Précision des instruments de mesure et conditions d'essai
Les instruments de mesure doivent être capables d'effectuer des mesures aux niveaux de précision donnés dans
le Tableau 1. La dernière colonne du Tableau 1 donne les limites dans lesquelles les conditions d'essai doivent
être maintenues.
Tableau 1 — Précision des instruments et variation des conditions d'essai
Condition d'essai Unités Précision de mesure Variation admise des
conditions d'essai
Débit l/min
� 2% � 5%
Pression Pa
� 5% �
Température °C
� 1°C � 2°C
Volume l
� 5% � 10 %
Niveau gravimétrique de mg/l
� � 1mg/l
base en amont
Conductivité pS/m � 10 %
a 2
Viscosité mm /s � 5%
a
Il convient de vérifier la viscosité du liquide d'essai à intervalles réguliers afin de s'assurer que l'essai est réalisé à
2
une température de liquide qui correspond à une viscosité de (15� 1) mm /s.
8 Validation du banc d'essai
NOTE Ces méthodes de validation démontrent l'efficacité du banc d'essai à maintenir l'entraînement du contaminant et/ou
à prévenir toute modification de la taille du contaminant.
8.1 Validation du circuit d'essai du filtre
8.1.1 Valider le circuit d'essai du filtre au débit minimal auquel le circuit fonctionne. Installer un tronçon de tube
droit en lieu et place du filtre d'essai au cours de la procédure de validation.
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8.1.2 Pour des débits inférieurs à 60 l/min, régler le volume total du circuit pour qu'il soit numériquement égal à
la moitié de la valeur du débit volumique minimal par minute dans le filtre, avec un minimum de 6 l. Pour des débits
supérieurs à 60 l/min, régler le volume total du circuit pour qu'il soit numériquement égal à un quart de la valeur du
débit volumique minimal par minute dans le filtre.
8.1.3 Contaminer le fluide au niveau gravimétrique calculé de 5 mg/l, avec la poussière d'essai ISO 12103-A3.
NOTE Ce niveau de contamination est inférieur à la limite de coïncidence des compteurs automatiques de particules.
8.1.4 Faire circuler le fluide dans le circuit d'essai pendant 1 h tout en procédant à des comptages aval en mode
cumulé aux tailles 10 μm et 20 μm sans dilution en ligne, aux intervalles d'échantillonnage de 10 min.
8.1.5 Calculer et consigner le comptage en ligne (C ) de particules par millilitre, à l'aide de l'équation suivante:
o
N
c
C =
o
V
où
N est le comptage en mode cumulé pour la durée d'échantillonnage sélectionnée, en nombre de particules;
c
V est le volume de fluide, en millilitres, s'écoulant à travers le capteur du compteur de particules pendant la
durée d'échantillonnage.
8.1.6 Accepter l'essai de validation uniquement lorsque:
� chaque comptage de particules obtenu à 10 μm et 20 μm ne varie pas de plus de 10 % par rapport aux
comptages de particules moyens pour ces mêmes tailles;
� la moyenne de tous les comptages de particules par millilitre au canal > 10 μm est comprise entre 750
et 1 000;
� les comptages de particules par millilitre au canal > 20 μm sont compris entre 70 et 120.
8.2 Validation du circuit d'injection de contaminant
8.2.1 Valider le circuit d'injection de contaminant au volume maximal et au niveau gravimétrique maximal à
utiliser.
8.2.2 Ajouter la quantité requise de contaminant sous forme de boue liquide au fluide du circuit d'injection et faire
circuler suffisamment longtemps pour disperser complètement le contaminant.
NOTE Tous les systèmes peuvent ne pas disperser le contaminant à la même vitesse. Une période de 10 min à 20 min
peut s'avérer nécessaire pour une dispersion complète.
8.2.3 Prélever des échantillons de fluide au point de déversement du fluide d'injection dans le réservoir du circuit
d'essai du filtre toutes les 30 min pendant une période de 2 h et procéder à l'analyse gravimétrique de chaque
échantillon.
NOTE Il convient de prélever ces échantillons au débit d'injection d'essai prévu.
8.2.4 Accepter l'essai de validation uniquement lorsque le niveau gravimétrique de chaque échantillon se situe à
� 5 % de la moyenne des quatre échantillons et lorsque cette moyenne se situe à� 5 % de la valeur gravimétrique
sélectionnée en 8.2.1.
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8.3 Validation du système de dilution en ligne et comptage de particules
Procéder comme décrit dans l'ISO 11943 pour valider le système de dilution en ligne et procéder conformément à
l'ISO 11171 pour valider le compteur de particules.
9 Préparation
9.1 Filtre d'essai complet
9.1.1 S'assurer que le fluide d'essai ne peut pas contourner l'élément filtrant à évaluer. Sauf accord contraire
entre l'acheteur et le fabricant, le clapet bipasse de l'élément filtrant doit être maintenu en fonctionnement. Si le
clapet bipasse a été neutralisé, ceci doit être clairement indiqué dans le rapport d'essai.
9.1.2 Soumettre l'élément filtrant d'essai à un essai d'étanchéité conformément à l'ISO 2942 en utilisant le fluide
MIL-H-5606 avant de réaliser l'essai par passages multiples (multipass) ou après ce dernier, lorsque l'élément n'est
pas directement accessible comme dans le cas de la configuration du filtre à visser.
9.1.3 Lorsque l'essai d'étanchéité est réalisé avant l'essai par passages multiples (multipass) et lorsqu'il ne
satisfait pas à la pression d'essai faisant l'objet d'un accord entre l'acheteur et le fabricant, ne plus soumettre
l'élément à d'autres essais. Lorsque l'essai d'étanchéité est réalisé après l'essai par passages multiples (multipass)
et lorsqu'il n'est pas satisfaisant, ne pas prendre en compte le résultat de l'essai.
9.2 Circuit d'injection de contaminant
9.2.1 En prenant 10 mg/l comme niveau gravimétrique de base en amont, calculer la durée d'essai prévue, T ,
e
en minutes, à partir de l'équation suivante:
F F
cc
T==
e
GQ��10 Q
où
F est la capacité estimée de l'élément filtrant, en milligrammes;
c
G est le niveau gravimétrique de base en amont, en milligrammes par litre;
Q est le débit d'essai, en litres par minute.
NOTE 1 Une durée d'essai supérieure à 30 min est recommandée.
NOTE 2 Lorsque la capacité estimée de l'élément filtrant (F ) n'est pas fournie par le fabricant, il peut s'avérer nécessaire de
c
déterminer la capacité en réalisant un essai préalable.
NOTE 3 Il convient de choisir le niveau gravimétrique de base en amont (G) de 10 mg/l sauf accord contraire entre l'acheteur
et le fabricant. Des niveaux gravimétriques de base en amont jusqu'à 25 mg/l peuvent être utilisés pour réduire les durées
d'essai, mais seuls les résultats des essais de filtres utilisant un niveau gravimétrique de base en amont identique peuvent être
comparés.
9.2.2 Calculer le volume minimal de fluide (V ), en litres, nécessaire au fonctionnement du circuit d'injection,
m
compatible avec la durée d'essai prévue et un débit d'injection de 0,25 l/min, à l'aide de l'équation suivante:
V = 1,2 T � Q + V
m e i 0
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où
T est la durée d'essai prévue, en minutes, obtenue en 9.2.1;
e
Q est le débit d'injection, en litres par minute;
i
V est le volume minimal de fluide dans le circuit d'injection, nécessaire pour éviter tout entraînement d'air.
0
NOTE 1 Il convient que le volume minimal calculé soit suffisant pour colmater l'élément, avec une marge de 20 % pour une
circulation appropriée pendant toute la durée de l'essai et pour éviter tout entraînement. Des volumes d'injection plus importants
peuvent être utilisés.
NOTE 2 Il est fortement recommandé d’utiliser un débit d’injection de 0,25 l/min. Des débits d’injection supérieurs peuvent
être utilisés, à condition qu’ils soient inférieurs à 4 % du débit d’essai, ceci en vue de minimiser l’effet d’extraction du fluide sur
la capacité de filtration. Des débits d’injection inférieurs peuvent être utilisés si la validation du système est effectuée selon
l’ISO 11943. Dans tous les cas, les débits d’extraction pour dilution et comptage, en amont et en aval du filtre, devraient être
chacun de 50 % du débit d’injection, sauf s’il y a compensation au moyen du robinet aval de réglage du volume (22) montré à la
Figure 1.
9.2.3 Calculer le niveau gravimétrique (G ), en milligrammes par litre, du fluide d'injection, à partir de l'équation
i
suivante:
GQ��10 Q
G==
i
Q Q
ii
où
G est le niveau gravimétrique de base en amont, en milligrammes par litre, déterminé en 9.2.1;
Q est le débit d'essai, en litres par minute;
Q est le débit d'injection, en litres par minute.
i
9.2.4 Calculer la quantité de contaminants (W), en grammes, requis pour le circuit d'injection de contaminant, à
l'aide de l'équation suivante:
GV�
ii
W =
1 000
où
G est le niveau gravimétrique, en milligrammes par litre, obtenu en 9.2.3;
i
V est le volume de fluide contenu dans le circuit d'injection, en litres.
i
9.2.5 Régler le débit d'injection, à une température stabilisée, à � 5 % de la valeur sélectionnée en 9.2.2 et
maintenir cette valeur pendant toute la durée de l'essai.
9.2.6 Faire circuler le fluide dans le circuit d'injection de contaminant en passant au travers du filtre de nettoyage
(14) jusqu'à ce que l'une des conditions suivantes soit remplie:
a) niveau de contamination inférieur à 1 000 particules par millilitre, ayant une taille supérieure à 10�m;
b) niveau gravimétrique inférieur à 2 % de la valeur déterminée en 9.2.3.
9.2.7 Court-circuiter le filtre de nettoyage (14) après obtention du niveau de contamination initial requis.
9.2.8 Régler le volume total du circuit d'injection de contaminant à la valeur déterminée en 9.2.2.
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9.2.9 S'assurer que la conductivité du fluide d'essai et du fluide d'injection est au moins de 1 000 pS/m en
mesurant la conductivité du fluide avant chaque essai.
NOTE Un niveau de 1 500 pS/m � 500 pS/m est recommandé. Il s'avère qu'un niveau initial de 0,01 % d'un agent
antistatique fournit une conductivité comprise dans cette plage.
9.2.10 Ajouter dans le réservoir du circuit d'injection de contaminant (12) la quantité de contaminants (W),
déterminée en 9.2.4, sous forme de boue liquide, et la faire circuler jusqu'à dispersion complète du contaminant.
NOTE La dispersion complète du contaminant peut prendre entre 10 min et 20 min.
9.3 Circuit d'essai du filtre
9.3.1 Installer un tronçon de tube droit en lieu et place du filtre d'essai.
9.3.2 Faire circuler le fluide dans le circuit d'essai du filtre en passant au travers du filtre de nettoyage (9) jusqu'à
l'obtention d'un niveau de contamination inférieur à 15 particules par millilitre, ayant une taille supérieure à 10 μm.
Consigner cette valeur comme le niveau initial de propreté du système.
NOTE Il convient de vérifier le niveau de contamination avec le système de comptage de particules en ligne qui participe
en même temps au nettoyage des lignes de prélèvement.
9.3.3 Régler le volume de fluide du circuit d'essai du filtre à la valeur déterminée en 8.1.2 et consigner cette
dernière.
9.3.4 S'assurer que la conductivité du fluide d'essai est au moins de 1 000 pS/m en mesurant la conductivité du
fluide avant chaque essai.
NOTE Un niveau de 1 500 pS/m � 500 pS/m est recommandé. Il s'avère qu'un niveau initial de 0,01 % d'un agent
antistatique fournit une conductivité comprise dans cette plage.
9.3.5 Installer le corps de filtre, sans l'élément d'essai, dans le circuit d'essai du filtre. Pour un filtre du type à
visser, installer le corps de ce dernier sans aucun élément situé à l'intérieur.
9.3.6 Faire circuler le fluide dans le circuit d'essai du filtre au débit nominal et à la température d'essai stabilisée
� 2 °C. Mesurer et consigner la pression différentielle du corps de filtre vide (�p ).
3
9.3.7 Régler les canaux du compteur de particules afin de lire les tailles de particules suivantes:
� compteur à 5 (6) canaux : (5), 10, 15, 20, 30, 40;
� compteur à 16 canaux : 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 15, 17, 20, 25, 30, 35, 40, 50.
10 Mode opératoire
10.1 Relevés initiaux
10.1.1 Monter l'élément filtrant (6) dans son logement et soumettre l'ensemble au débit requis par l'acheteur et à
2 2
la température requise pour maintenir la viscosité de l'huile à 15 mm /s � 1mm /s. Vérifier une nouvelle fois le
niveau
...
Questions, Comments and Discussion
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