ISO 10041-1:2010

Pneumatic fluid power — Electro-pneumatic continuous flow control valves — Part 1: Main characteristics to include in the supplier's literature

ISO 10041-1:2010 specifies the characteristics of electro-pneumatic continuous flow control valves that are to be included in the supplier's literature. ISO 10041-1:2010 is limited to the characterisation of valves that exhaust to atmosphere except for two-port valves.

Transmissions pneumatiques — Distributeurs électropneumatiques à commande continue de débit — Partie 1: Principales caractéristiques à inclure dans la documentation du fournisseur

L'ISO 10041-1:2010 spécifie les caractéristiques des distributeurs électropneumatiques à commande continue de débit qui doivent figurer dans la documentation des fournisseurs. L'ISO 10041-1:2010 est limitée à la caractérisation des distributeurs à échappement vers l'atmosphère à l'exception des distributeurs à deux orifices.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 10-Oct-2010
• ICS: 23.100.50 - Control components
• Technical Committee: ISO/TC 131/SC 5 - Control products and components
• Drafting Committee: ISO/TC 131/SC 5 - Control products and components
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 03-Dec-2021

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10041-1
First edition
2010-10-15


Pneumatic fluid power — Electro-
pneumatic continuous flow control
valves —
Part 1:
Main characteristics to include in the
supplier's literature
Transmissions pneumatiques — Distributeurs électropneumatiques à
commande continue de débit —
Partie 1: Principales caractéristiques à inclure dans la documentation
du fournisseur




Reference number
ISO 10041-1:2010(E)
©
ISO 2010

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ISO 10041-1:2010(E)
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Published in Switzerland

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ISO 10041-1:2010(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
4 Symbols and unit.3
5 Characteristics.3
5.1 General .3
5.2 Electrical characteristics .3
5.3 Static characteristics .4
5.4 Dynamic characteristics .9
6 Identification statement (reference to this part of ISO 10041) .13
Bibliography.14

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ISO 10041-1:2010(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 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. 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 document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 10041-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 131, Fluid power systems, Subcommittee SC 5,
Control products and components.
ISO 10041 consists of the following parts, under the general title Pneumatic fluid power — Electro-pneumatic
continuous flow control valves:
⎯ Part 1: Main characteristics to include in the supplier's literature
⎯ Part 2: Test methods to determine main characteristics to include in the supplier's literature
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ISO 10041-1:2010(E)
Introduction
In pneumatic fluid power systems, power is transmitted and controlled through a gas under pressure within a
circuit.
Electro-pneumatic continuous flow control valves continuously modulate the pneumatic power of a system in
response to a continuous electrical control signal and link the electrical control quantity to the effective section
of each variable port of the output stage (flow rate stage). The mass flow rate that crosses each restriction
depends on the downstream and upstream pressures and the type of gas.
When control of position or force, including position- or force-tracking of a pneumatic cylinder, is required,
electro-pneumatic continuous flow control valves can be used to precisely modulate the mass flow rates
entering or exiting each cylinder chamber, resulting in a precise positioning. It is, therefore, necessary to know
some performance characteristics of these electro-pneumatic continuous flow control valves in order to
determine their suitability for a particular application.

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10041-1:2010(E)

Pneumatic fluid power — Electro-pneumatic continuous flow
control valves —
Part 1:
Main characteristics to include in the supplier's literature
1 Scope
This part of ISO 10041 specifies the characteristics of electro-pneumatic continuous flow control valves that
are to be included in the supplier's literature.
According to ISO 5598, continuous control valves include:
⎯ electrically modulated pneumatic proportional flow control valves,
⎯ pneumatic proportional flow control valves,
⎯ flow control servo-valves.
This part of ISO 10041 is limited to the characterisation of valves that exhaust into the atmosphere except for
two-port valves.
NOTE The characteristics of electro-pneumatic continuous pressure control valves are specified in ISO 10094-1.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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 5598, Fluid power systems and components — Vocabulary
ISO 10041-2:2010, Pneumatic fluid power — Electro-pneumatic continuous flow control valves — Part 2: Test
methods to determine main characteristics to include in the supplier's literature
ISO 10094-2:2010, Pneumatic fluid power — Electro-pneumatic pressure control valves — Part 2: Test methods
to determine main characteristics to include in the supplier's literature
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ISO 10041-1:2010(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5598 and the following apply.
3.1
electro-pneumatic continuous flow control valve
flow control valve that continuously modulates the pneumatic power of a system in response to a continuous
electrical control signal and that links the electrical control quantity to the effective section of each variable
port of the output stage (flow rate stage)
NOTE The mass flow rate that crosses each restriction depends on the downstream and upstream pressures and the
type of gas.
3.2
flow control servo-valve
electrically modulated continuous flow control valve with internal feedback control loop
3.3
inlet pressure
pressure at the inlet port of a component, piping or system
3.4
operating pressure
pressure measured by an external transducer, mounted on a measuring tube or on a volume connected to the
working port of the control valve
3.5
exhaust pressure
pressure at the air exhaust port
3.6
electrical control signal
set signal
electrical signal applied to a control device
NOTE The median of the electrical control signal is equal to the mean of the minimum and maximum values, usually
noted as 0 %. In this part of ISO 10041, the electrical control signal is a symmetrical signal graduated in percent, varying
from −100 % (minimum value) to +100 % (maximum value).
3.7
control signal-flow rate characteristic curve
graphical representation of the global flow rate versus the electrical control signal over its full scale while the
operating and inlet pressures are held constant
3.8
pressure-flow rate characteristic curve
graphical representation of the global flow rate versus the pressure ratio while the electrical control signal and
the inlet pressure are held constant
3.9
pressure gain characteristic curve at null operating flow rate
graphical representation of the operating pressure versus the electrical control signal over its full scale while
the operating flow rate is null and the inlet pressure is held constant
3.10
leakage characteristic curve at null operating flow rate
graphical representation of leakage flow rate measured at the inlet port versus the electrical control signal
over its full scale while the operating flow rate is null and the inlet pressure is held constant
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ISO 10041-1:2010(E)
4 Symbols and unit
For the purposes of the present document, the symbols and units listed in Table 1 apply.
Table 1 — Symbols and units
Description Symbol SI Unit
Critical back-pressure ratio b —
a
3
Sonic conductance C m /(s·Pa) (ANR)
Subsonic index m —
Atmospheric pressure p Pa
atm
b
Stagnation gauge pressure related to the inlet port p Pa

1
b
Stagnation gauge pressure related to the working port p , p Pa

2 4
b
Stagnation gauge pressure related to the air exhaust port p , p Pa

3 5
Repeatability r %
Electrical control signal w V, mA or control signal
Cracking pressure ∆p Pa
c
Resolution S %
a [2]
Reference atmosphere is defined in ISO 8778 , i.e.: T = 293,15 K, p = 100 kPa (1 bar) and relative humidity of 65 %.
0 0
b
In accordance with ISO 11727.
5 Characteristics
5.1 General
Supplier's literature providing information about electro-pneumatic continuous flow control valves shall include
the characteristics given in 5.2 to 5.4. Two-port electro-pneumatic continuous flow control valves are not
concerned with the static characteristics specified in 5.3.3 and in 5.3.4 (pressure gain characteristic and
maximum leakage flow rate at null operating flow rate).
The data provided by the supplier shall assist the user in selecting the electro-pneumatic continuous flow
control valve that is best suited for a particular application.
The characterised valve shall be described as having a symmetrical electrical control signal varying from
−100 % to +100 % around a median value, noted as 0 %, in accordance with 3.6.
NOTE Even if the electrical control signal is not symmetrical, it is possible to describe it as a symmetrical signal as
specified above. For example, in case of electrical control signal of 4 mA-20 mA, the median value corresponds to the
value of 12 mA, and the values of –100 % and +100 % correspond respectively to 4 mA and 20 mA.
5.2 Electrical characteristics
The required minimum voltage, the required minimum current and the required minimum power of the power
supply shall be given.
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ISO 10041-1:2010(E)
5.3 Static characteristics
5.3.1 Control signal-flow rate characteristics
5.3.1.1 Characteristic curves
5.3.1.1.1 Characteristic curves shall be created using data from tests conducted in accordance with
ISO 10041-2:2010, 7.2.1 to 7.2.4.
5.3.1.1.2 The actual flow rate at each working port measured at the same conditions as expected in normal
use shall be indicated by curves, in accordance with Figure 1. Each curve describes the operating flow rate at
the port under consideration, depending on the electrical control signal over its full scale, for given operating
and inlet pressures noted in relative value, as shown in Figure 1.
5.3.1.1.3 For each working port, this graph shall have at least three curves that differ in their operating
pressure, p or p , settings, as referenced in Figure 1, equal to, respectively:
2 4
⎯ exhaust pressure (atmospheric pressure, p ),
atm
⎯ inlet pressure p minus 100 kPa (1 bar), and
1
⎯ inlet pressure p (except for two-port valves).
1
5.3.1.1.4 Each curve shown in Figure 1 shall be plotted in accordance with ISO 10041-2:2010, 7.3.1.2 to
7.3.1.4, taking for each value of electrical control signal the mean value of two measured flow rates with both
increasing and decreasing electrical control signals. Positive values of flow rate correspond to forward flow
rates whereas negative values correspond to relief flow rates.
5.3.1.1.5 The curves obtained for the operating pressure, p or p , equal to the exhaust pressure (p )
2 4 atm
show the maximum effective forward flow rate of the continuous fl
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 10041-1
Première édition
2010-10-15



Transmissions pneumatiques —
Distributeurs électropneumatiques à
commande continue de débit —
Partie 1:
Principales caractéristiques à inclure
dans la documentation du fournisseur
Pneumatic fluid power — Electro-pneumatic continuous flow control
valves —
Part 1: Main characteristics to include in the supplier's literature




Numéro de référence
ISO 10041-1:2010(F)
©
ISO 2010

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ISO 10041-1:2010(F)
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Publié en Suisse

ii © ISO 2010 – Tous droits réservés

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ISO 10041-1:2010(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .2
4 Symboles et unités.3
5 Caractéristiques .3
5.1 Généralités .3
5.2 Caractéristiques électriques .4
5.3 Caractéristiques statiques.4
5.4 Caractéristiques dynamiques .10
6 Phrase d'identification (référence à la présente partie de l'ISO 10041).14
Bibliographie.15

© ISO 2010 – Tous droits réservés iii

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ISO 10041-1:2010(F)
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 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. 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 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.
L'ISO 10041-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 131, Transmissions hydrauliques et
pneumatiques, sous-comité SC 5, Appareils de régulation et de distribution et leurs composants.
L'ISO 10041 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Transmissions pneumatiques —
Distributeurs électropneumatiques à commande continue de débit:
⎯ Partie 1: Principales caractéristiques à inclure dans la documentation du fournisseur
⎯ Partie 2: Méthodes d'essai pour déterminer les principales caractéristiques à inclure dans la
documentation du fournisseur

iv © ISO 2010 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 10041-1:2010(F)
Introduction
Dans les systèmes de transmissions pneumatiques, l'énergie est transmise et contrôlée par l'intermédiaire
d'un gaz sous pression circulant dans un circuit.
Les distributeurs électropneumatiques à commande continue de débit modulent en continu l'énergie
pneumatique d'un système en réponse à un signal de commande électrique continu par l'intermédiaire de la
section effective de chaque orifice variable de l'étage de sortie (étage de débit). Le débit massique qui
traverse chaque restriction dépend des pressions aval et amont et du type de gaz.
Lorsqu'une commande en position ou en effort d'un vérin pneumatique est requise, y compris un suivi en
position ou en effort, des distributeurs électropneumatiques à commande continue de débit peuvent être
utilisés pour moduler précisément les débits massiques entrant ou sortant de chaque chambre du vérin, ce
qui permet un positionnement précis. Il est, par conséquent, nécessaire de connaître certaines
caractéristiques de performance de ces distributeurs électropneumatiques à commande continue de débit afin
de déterminer s'ils conviennent pour une application particulière.

© ISO 2010 – Tous droits réservés v

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NORME INTERNATIONALE ISO 10041-1:2010(F)

Transmissions pneumatiques — Distributeurs
électropneumatiques à commande continue de débit —
Partie 1:
Principales caractéristiques à inclure dans la documentation du
fournisseur
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 10041 spécifie les caractéristiques des distributeurs électropneumatiques à
commande continue de débit qui doivent figurer dans la documentation des fournisseurs.
Selon l'ISO 5598, les distributeurs à commande continue de débit comprennent
⎯ les distributeurs pneumatiques à commande proportionnelle de débit modulés électriquement,
⎯ les distributeurs pneumatiques à commande proportionnelle de débit,
⎯ les servo-vannes à commande de débit.
La présente partie de l'ISO 10041 est limitée à la caractérisation des distributeurs à échappement vers
l'atmosphère à l'exception des distributeurs à deux orifices.
NOTE Les caractéristiques des appareils électropneumatiques de distribution à commande continue de pression
sont spécifiées dans l'ISO 10094-1.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application 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 5598, Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Vocabulaire
ISO 10041-2:2010, Transmissions pneumatiques — Distributeurs électropneumatiques à commande continue
de débit — Partie 2: Méthodes d'essai pour déterminer les principales caractéristiques à inclure dans la
documentation des fournisseurs
ISO 10094-2:2010, Transmissions pneumatiques — Appareils électropneumatiques de distribution à
commande continue de pression — Partie 2: Méthodes d'essai pour déterminer les principales
caractéristiques à inclure dans la documentation des fournisseurs
© ISO 2010 – Tous droits réservés 1

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ISO 10041-1:2010(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 5598 ainsi que les
suivants s'appliquent.
3.1
distributeur électropneumatique à commande continue de débit
distributeur qui module en continu l'énergie pneumatique d'un système en réponse à un signal de commande
électrique continu par l'intermédiaire de la section effective de chaque orifice variable de l'étage de sortie
(étage de débit)
NOTE Le débit massique qui traverse chaque restriction dépend des pressions aval et amont et du type de gaz.
3.2
servo-vanne à commande de débit
distributeur à commande continue de débit modulé électriquement avec boucle de retour interne
3.3
pression d'alimentation
pression existant à l'orifice d'alimentation d'un composant, de la tuyauterie ou d'un système
3.4
pression d'utilisation
pression mesurée par un capteur externe, monté sur un tube de mesure ou sur un volume relié à l'orifice
d'utilisation du distributeur
3.5
pression d'échappement
pression existant au niveau de l'orifice d'échappement
3.6
signal de commande électrique
signal de consigne
signal électrique appliqué à un dispositif de commande
NOTE La médiane du signal de commande électrique est égale à la moyenne des valeurs minimale et maximale,
habituellement notée comme 0 %. Dans la présente partie de l'ISO 10041, le signal de commande électrique est un signal
symétrique gradué en pourcentage, s'échelonnant de −100 % (valeur minimale) à +100 % (valeur maximale).
3.7
courbe caractéristique signal de commande/débit
représentation graphique du débit total en fonction du signal de commande électrique sur toute sa plage de
réglage, les pressions d'utilisation et d'alimentation étant maintenues constantes
3.8
courbe caractéristique pression/débit
représentation graphique du débit total en fonction du rapport des pressions, le signal de commande
électrique et la pression d'alimentation étant maintenus constants
3.9
courbe caractéristique de gain en pression à débit d'utilisation nul
représentation graphique de la pression d'utilisation en fonction du signal de commande électrique sur toute
sa plage de réglage, le débit d'utilisation étant nul et la pression d'alimentation étant maintenue constante
3.10
courbe caractéristique de fuite à débit d'utilisation nul
représentation graphique du débit de fuite mesuré à l'orifice d'alimentation en fonction du signal de
commande électrique sur toute sa plage de réglage, le débit d'utilisation étant nul et la pression d'alimentation
étant maintenue constante
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ISO 10041-1:2010(F)
4 Symboles et unités
Pour les besoins du présent document, les symboles et unités figurant dans le Tableau 1 s'appliquent.
Tableau 1 — Symboles et unités
Description Symbole Unité SI
Rapport de pressions critiques b —
a
3
Conductance sonique C m /(s·Pa) (ANR)
Indice subsonique m —
Pression atmosphérique p Pa
atm
b
Pression relative totale en rapport avec l'orifice d'alimentation p Pa

1
b
Pression relative totale en rapport avec l'orifice d'utilisation p , p Pa

2 4
b
Pression relative totale en rapport avec l'orifice d'échappement p , p Pa

3 5
Répétabilité r %
Signal de commande électrique w V, mA ou signal numérique
Pression d'ouverture ∆p Pa
c
Résolution S %
a [2]
L'atmosphère de référence est définie dans l'ISO 8778 , c'est-à-dire: T = 293,15 K, p = 100 kPa (1 bar) et humidité relative de
0 0
65 %.
b
Selon l'ISO 11727.
5 Caractéristiques
5.1 Généralités
Les informations fournies dans la documentation des fournisseurs sur les distributeurs électropneumatiques à
commande continue de débit doivent comprendre les caractéristiques indiquées de 5.2 à 5.4. Les
distributeurs électropneumatiques à commande continue de débit à deux orifices ne sont pas concernés par
les caractéristiques statiques spécifiées en 5.3.3 et en 5.3.4 (caractéristiques de gain en pression et débit de
fuite maximal à débit d'utilisation nul).
Les données indiquées par le fournisseur doivent aider l'utilisateur à choisir le distributeur électropneumatique
à commande continue de débit le mieux adapté pour répondre à une application particulière.
Le distributeur caractérisé doit être décrit comme ayant un signal de commande électrique symétrique variant
de −100 % à +100 % autour d'une valeur médiane, notée comme 0 %, conformément à 3.6.
NOTE Même si le signal de commande électrique n'est pas symétrique, il est possible de le décrire en tant que
signal symétrique comme spécifié ci-dessus. Par exemple, dans le cas d'un signal de commande électrique de 4 mA à
20 mA, la valeur médiane correspond à la valeur de 12 mA, et les valeurs de −100 % et +100 % correspondent à 4 mA et
20 mA respectivement.
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ISO 10041-1:2010(F)
5.2 Caractéristiques électriques
La tension minimale requise, le courant minimal requis et la puissance minimale requise de l'alimentation
électrique doivent être données.
5.3 Caractéristiques statiques
5.3.1 Caractéristiques signal de commande/débit
5.3.1.1 Courbes caractéristiques
5.3.1.1.1 Les courbes caractéristiques doivent être construites en utilisant les données des essais
effectués conformément à l'ISO 10041-2:2010, 7.2.1 à 7.2.4.
5.3.1.1.2 Le débit réel au niveau de chaque orifice d'utilisation, mesuré dans les mêmes conditions que
celles attendues pendant l'utilisation normale, doit être indiqué par des courbes, conformément à la Figure 1.
Chaque courbe décrit le débit d'utilisation au niveau de l'orifice considéré, en fonction du signal de commande
électrique sur toute sa plage de réglage, pour des pressions d'utilisation et d'alimentation données indiquées
en valeur relative, comme illustré à la Figure 1.
5.3.1.1.3 Pour chaque orifice d'utilisation, ce graphique doit comporter au moins trois courbes avec des
valeurs de pression d'utilisation, p ou p , différentes, telles que référencées à la Figure 1, égales,
2 4
respectivement à
⎯ la pression d'échappement (pression atmosphérique, p ),
atm
⎯ la pression d'alimentation, p , moins 100 kPa (1 bar), et
1
⎯ la pression d'alimentation, p , (à l'exception des distributeurs à deux orifices).
1
5.3.1.1.4 Chaque courbe représentée à la Figure 1 doit être tracée conformément à l'ISO 10041-2:2010,
7.3.1.2 à 7.3.1.4, en prenant pour chaque valeur du signal de commande électrique la valeur moyenne de
deux débits mesurés à la fois avec les signaux de commande électrique croissants et décroissants. Les
valeurs positives du débit correspondent aux débits d'alimentation alors que les valeurs négatives
correspondent aux débits d'échappement.
5.3.1.1.5 Les courbes obtenues pour la pression d'utilisation, p ou p , égale à la pression d'échappement,
2 4
p , indiquent le débit total d'alimentation maximal du distributeur à commande continue de débit en fonction
atm
du signal de commande électrique. De la même façon, les courbes obtenues pour la pression d'utilisation, p
2
ou p , égale à la pression d
...