ISO 4022:2018

Permeable sintered metal materials — Determination of fluid permeability

This document specifies a method for the determination of the fluid permeability of permeable sintered metal materials in which the porosity is deliberately continuous or interconnecting, testing being carried out under such conditions that the fluid permeability can be expressed in terms of viscous and inertia permeability coefficients (see Annex A). This document does not apply to very long hollow cylindrical test pieces of small diameter, in which the pressure drop of the fluid in passing along the bore of the cylinder might not be negligible compared with the pressure drop of the fluid passing through the wall thickness (see A.5).

Matériaux métalliques frittés perméables — Détermination de la perméabilité aux fluides

Le présent document spécifie une méthode pour déterminer la perméabilité aux fluides des matériaux métalliques frittés perméables dont la porosité est délibérément continue ou interconnectée. Les essais sont réalisés dans des conditions telles que la perméabilité aux fluides peut être exprimée par des coefficients de perméabilité visqueuse et inertielle (voir Annexe A). Le présent document ne s'applique pas aux éprouvettes cylindriques creuses de grande longueur et de faible diamètre, qui induisent une perte de charge du fluide par l'écoulement le long de l'intérieur du cylindre, laquelle peut ne pas être négligeable par rapport à la perte de charge induite lorsque le fluide traverse la paroi (voir A.5).

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 24-Sep-2018
• ICS: 77.160 - Powder metallurgy
• Technical Committee: ISO/TC 119/SC 3 - Sampling and testing methods for sintered metal materials (excluding hardmetals)
• Drafting Committee: ISO/TC 119/SC 3 - Sampling and testing methods for sintered metal materials (excluding hardmetals)
• Current Stage: 9060 - Close of review
• Start Date: 02-Sep-2028

Relations

• Revises: ISO 4022:1987 - Permeable sintered metal materials — Determination of fluid permeability
• Effective Date: 17-Dec-2016

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4022
Third edition
2018-09
Permeable sintered metal materials —
Determination of fluid permeability
Matériaux métalliques frittés perméables — Détermination de la
perméabilité aux fluides
Reference number
ISO 4022:2018(E)
©
ISO 2018

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ISO 4022:2018(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2018
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
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ISO 4022:2018(E)

Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions, symbols and units . 1
3.1 Terms and definitions . 1
3.2 Symbols and units . 3
4 Principle . 3
5 Test piece . 3
6 Apparatus . 3
6.1 Equipment . 3
6.2 Test fluids . 7
7 Procedure. 7
7.1 Measurement of thickness and area of the test piece . 7
7.1.1 Flat test pieces . 7
7.1.2 Hollow cylindrical test pieces . 8
7.2 Measurement of pressure drop . 8
7.3 Measurement of flow rate . 8
7.4 Measurement of pressures and temperatures . 8
8 Expression of results . 9
8.1 Mean flow rate . 9
8.2 Mean density and viscosity . 9
8.3 Calculation of results . 9
8.4 Final result .10
9 Test report .10
Annex A (informative) The flow of fluid through porous materials .11
Annex B (informative) Test fluids .13
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ISO 4022:2018(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.
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
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
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 119, Powder metallurgy, Subcommittee
SC 3 Sampling and testing methods for sintered metal materials (excluding hardmetals).
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 4022:1987), of which it constitutes a
minor revision with the following changes:
— Clause 3 and Clause 4 order reversed, and Clause 3 split into 3.1 and 3.2;
— 3.1.3, 3.1.4, 3.1.5, 3.1.13 and 3.1.14 editorially revised;
— Clause 3: Terminological entries ‘length’ and ‘dynamic viscosity’ removed;
— 6.1.1 and 6.1.2, Figures 1 and 2 and keys editorially revised;
— 7.1.2, first Formula removed and Formula (2) corrected, “l” changed to “1”;
— 8.3, Formula (12) corrected, “ρ” changed to “ϱ”.
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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INTERNATIONAL STANDARD ISO 4022:2018(E)
Permeable sintered metal materials — Determination of
fluid permeability
1 Scope
This document specifies a method for the determination of the fluid permeability of permeable sintered
metal materials in which the porosity is deliberately continuous or interconnecting, testing being
carried out under such conditions that the fluid permeability can be expressed in terms of viscous and
inertia permeability coefficients (see Annex A).
This document does not apply to very long hollow cylindrical test pieces of small diameter, in which the
pressure drop of the fluid in passing along the bore of the cylinder might not be negligible compared
with the pressure drop of the fluid passing through the wall thickness (see A.5).
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 2738, Sintered metal materials, excluding hardmetals — Permeable sintered metal materials —
Determination of density, oil content and open porosity
3 Terms, definitions, symbols and units
For the purposes of this document, the following terms and definitions 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/
3.1 Terms and definitions
3.1.1
permeability
ability of a porous metal to pass a fluid under the action of a pressure gradient
3.1.2
test area
area of a porous metal normal to the direction of the fluid flow
3.1.3
thickness
dimension of the test piece in the direction of fluid flow
Note 1 to entry: For flat test pieces it is equal to the thickness.
Note 2 to entry: For hollow cylinders it is given by Formulae (2) to (6).
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ISO 4022:2018(E)

3.1.4
viscous permeability coefficient
volume flow rate at which a fluid of unit viscosity is transmitted through unit area of porous metal
permeated under the action of unit pressure gradient when the resistance to fluid flow is due only to
viscous losses
Note 1 to entry: It is independent of the quantity of porous metal considered.
3.1.5
inertia permeability coefficient
volume flow rate at which a fluid of unit density is transmitted through unit area of porous metal
permeated under the action of unit pressure gradient when the resistance to fluid flow is due only to
inertia losses
Note 1 to entry: It is independent of the quantity of porous metal considered.
3.1.6
volume flow rate
mass flow rate of the fluid divided by its density
3.1.7
upstream pressure
pressure upstream of the test piece
3.1.8
downstream pressure
pressure downstream of the test piece
3.1.9
mean pressure
half the sum of the upstream and downstream pressures
3.1.10
pressure drop
difference between the pressures on the upstream and downstream surfaces of the porous test piece
3.1.11
pressure gradient
pressure drop divided by the thickness of the porous test piece
3.1.12
velocity
ratio of the volumetric flow rate to the test area
3.1.13
density
quotient of mass divided by volume of the test fluid at the mean temperature and pressure
3.1.14
apparatus correction
pressure difference observed between the upstream and downstream pressure tappings when the test
apparatus is used without a porous test piece in position
Note 1 to entry: The apparatus correction is to be subtracted from the observed pressure drop.
Note 2 to entry: It varies with the flow rate through the apparatus and arises from venturi effects at the pressure
tappings and other causes.
3.1.15
mean absolute temperature
half the sum of the temperatures of the fluid at the upstream side and the downstream side of the
test piece
2 © ISO 2018 – All rights reserved

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ISO 4022:2018(E)

3.2 Symbols and units
Symbol Term Unit
2
A Test area m
e Thickness m
2
ψ Viscous permeability coefficient m
v
ψ Inertia permeability coefficient m
i
3
Q Volume flow rate m /s
2
p Upstream pressure N/m
1
2
p Downstream pressure N/m
2
2
p Mean pressure N/m
2
Δp Pressure drop N/m
3
Δp/e Pressure gradient N/m
Q/A Velocity m/s
3
ϱ Density kg/m
T Mean absolute temperature K
4 Principle
Passage of a test fluid of known viscosity and density through a test piece, and measurement of the
pressure drop and the volumetric flow rate.
Determination of the viscous and inertia permeability coefficients, which are parameters of a formula
describing the relationship between the pressure drop, the volumetric flow rate, the viscosity and
density of the test fluid and the dimensions of the porous metal test piece permeated by this fluid.
5 Test piece
Before testing with gas, all liquid shall be removed from the pores of the test piece. Oil and grease shall
be removed by using a suitable solvent with the extraction method given in ISO 2738. The test piece
shall be dried before testing.
6 Apparatus
6.1 Equipment
The choice of apparatus is mainly dictated by the size, shape and physical characteristics of the test piece.
This document refers to two different types of apparatus suitable for determining the fluid permeability
of porous test pieces.
6.1.1 Guard ring test head for flat test pieces.
This is a type of test apparatus which is recommended for carrying out non-destructive testing of
partial areas of flat porous sheets.
The permeable metal sheet is clamped between two pairs of flexible seals. The inner pair, corresponding
to the test area, has a mean diameter of D . The outer pair, of mean diameter D , forms a guard ring
1 2
surrounding the test-area, which is pressurized to prevent side leakage from the test area (see Figure 1).
© ISO 2018 – All rights reserved 3

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ISO 4022:2018(E)

The width of the annulus formed by the guard ring test head shall be not less than the thickness of the
sheet, see Formula (1):
DD−
21
≥e (1)
2
The guard ring test head minimizes side le
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 4022
Troisième édition
2018-09
Matériaux métalliques frittés
perméables — Détermination de la
perméabilité aux fluides
Permeable sintered metal materials — Determination of fluid
permeability
Numéro de référence
ISO 4022:2018(F)
©
ISO 2018

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ISO 4022:2018(F)

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2018
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
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Fax: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2018 – Tous droits réservés

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ISO 4022:2018(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions, symboles et unités . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.2 Symboles et unités . 3
4 Principe . 3
5 Éprouvette . 3
6 Appareillage . 3
6.1 Appareils . 3
6.2 Fluides d’essai . 7
7 Mode opératoire. 8
7.1 Mesurage de l’épaisseur et de la surface de l’éprouvette . 8
7.1.1 Éprouvettes plates . 8
7.1.2 Éprouvettes cylindriques creuses . 8
7.2 Mesurage de la perte de charge . 8
7.3 Mesurage du débit . 8
7.4 Mesurage des pressions et des températures . 9
8 Expression des résultats. 9
8.1 Débit moyen . 9
8.2 Masse volumique et viscosité moyennes . 9
8.3 Calcul des résultats . 9
8.4 Résultat final .10
9 Rapport d’essai .10
Annexe A (informative) Écoulement des fluides à travers les matériaux poreux .11
Annexe B (informative) Fluides d’essai .14
© ISO 2018 – Tous droits réservés iii

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ISO 4022:2018(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 (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 www .iso .org/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 119, Métallurgie des poudres, sous-
comité SC 3, Échantillonnage et méthodes d’essais des matériaux métalliques frittés (à l’exclusion des
métaux-durs).
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 4022:1987), dont elle constitue une
révision mineure avec les modifications suivantes:
— l’ordre de l’Article 3 et de l’Article 4 a été inversé et l’Article 3 a été scindé en 3.1 et 3.2;
— les entrées 3.1.3, 3.1.4, 3.1.5, 3.1.13 et 3.1.14 ont fait l’objet de révisions d’ordre rédactionnel;
— à l’Article 3: les entrées terminologiques «longueur» et «viscosité dynamique» ont été retirées;
— en 6.1.1 et 6.1.2, les Figures 1 et 2 ainsi que leurs légendes ont fait l’objet de révisions d’ordre
rédactionnel;
— en 7.1.2, la première formule a été retirée et la Formule (2) a été corrigée, «l» a été remplacé par «1»;
— en 8.3, la Formule (12) a été corrigée, «ρ» a été remplacé par «ϱ».
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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NORME INTERNATIONALE ISO 4022:2018(F)
Matériaux métalliques frittés perméables —
Détermination de la perméabilité aux fluides
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie une méthode pour déterminer la perméabilité aux fluides des matériaux
métalliques frittés perméables dont la porosité est délibérément continue ou interconnectée. Les essais
sont réalisés dans des conditions telles que la perméabilité aux fluides peut être exprimée par des
coefficients de perméabilité visqueuse et inertielle (voir Annexe A).
Le présent document ne s’applique pas aux éprouvettes cylindriques creuses de grande longueur et de
faible diamètre, qui induisent une perte de charge du fluide par l’écoulement le long de l’intérieur du
cylindre, laquelle peut ne pas être négligeable par rapport à la perte de charge induite lorsque le fluide
traverse la paroi (voir A.5).
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 2738, Matériaux métalliques frittés, à l'exclusion des métaux-durs — Matériaux métalliques frittés
perméables — Détermination de la masse volumique, de la teneur en huile et de la porosité ouverte
3 Termes, définitions, symboles et unités
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions 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 l’adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/.
3.1 Termes et définitions
3.1.1
perméabilité
aptitude d’un métal poreux à laisser circuler un fluide sous l’influence d’un gradient de pression
3.1.2
surface d’essai
surface du métal poreux, normale au sens d’écoulement du fluide
3.1.3
épaisseur
dimension de l’éprouvette dans le sens d’écoulement du fluide
Note 1 à l'article: Pour les éprouvettes plates, cela équivaut à l’épaisseur.
Note 2 à l'article: Pour les cylindres creux, cela est obtenu avec les Formules (2) à (6).
© ISO 2018 – Tous droits réservés 1

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ISO 4022:2018(F)

3.1.4
coefficient de perméabilité visqueuse
débit-volume d’un fluide d’une viscosité d’une unité, traversant une surface d’une unité d’un métal
poreux sous l’action d’un gradient de pression d’une unité lorsque la résistance opposée à l’écoulement
du fluide est due seulement à des pertes visqueuses
Note 1 à l'article: Il est indépendant de la quantité de métal poreux traversée.
3.1.5
coefficient de perméabilité inertielle
débit-volume d’un fluide d’une masse volumique d’une unité, traversant une surface d’une unité d’un
métal poreux sous l’action d’un gradient de pression d’une unité lorsque la résistance opposée à
l’écoulement du fluide est due seulement à des pertes inertielles
Note 1 à l'article: Il est indépendant de la quantité de métal poreux traversée.
3.1.6
débit-volume
rapport du débit massique du fluide à sa masse volumique
3.1.7
pression amont
pression du fluide en amont de l’éprouvette
3.1.8
pression aval
pression du fluide en aval de l’éprouvette
3.1.9
pression moyenne
demi-somme des pressions amont et aval
3.1.10
perte de charge
différence entre les pressions en amont et en aval des surfaces de l’éprouvette poreuse
3.1.11
gradient de pression
rapport de la perte de charge à l’épaisseur de l’éprouvette poreuse
3.1.12
vitesse
rapport du débit volumique du fluide à la surface d’essai traversée
3.1.13
masse volumique
rapport de la masse du fluide d’essai à son volume, à température et pression moyennes
3.1.14
correction instrumentale
différence de pression observée entre les prises de pression amont et aval lorsque l’appareillage d’essai
est utilisé sans éprouvette poreuse en place
Note 1 à l'article: La correction instrumentale est à soustraire de la perte de charge observée.
Note 2 à l'article: Elle varie en fonction du débit traversant l’appareillage et est due, entre autres, à l’effet Venturi
se produisant au niveau des prises de pression.
3.1.15
température absolue moyenne
demi-somme des températures du fluide en amont et en aval de l’éprouvette
2 © ISO 2018 – Tous droits réservés

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ISO 4022:2018(F)

3.2 Symboles et unités
Symbole Terme Unité
2
A Surface d’essai m
e Épaisseur m
2
ψ Coefficient de perméabilité visqueuse m
v
ψ Coefficient de perméabilité inertielle m
i
3
Q Débit-volume m /s
2
p Pression amont N/m
1
2
p Pression aval N/m
2
2
p Pression moyenne N/m
2
Δp Perte de charge N/m
3
Δp/e Gradient de pression N/m
Q/A Vitesse m/s
3
ϱ Masse volumique kg/m
T Température absolue moyenne K
4 Principe
Passage d’un fluide d’essai, de viscosité et de masse volumique connues, à travers une éprouvette, et
mesurage de la perte de charge et du débit volumique.
Détermination des coefficients de perméabilité visqueuse et de perméabilité inertielle, qui sont les
paramètres d’une formule mettant en relation la perte de charge, le débit volumique, la viscosité et la
masse volumique du fluide d’essai avec les dimensions de l’éprouvette en métal poreux traversée par
ce fluide.
5 Éprouvette
Avant l’essai avec un gaz, tout liquide présent dans les pores de l’éprouvette doit être éliminé. L’huile
et la graisse doivent être éliminées à l’aide d’un solvant approprié en utilisant la méthode d’extraction
décrite dans l’ISO 2738. L’éprouvette doit être séchée avant l’essai.
6 Appareillage
6.1 Appareils
Le choix de l’appareillage dépend essentiellement de la taille, de la forme et des caractéristiques
physiques de l’éprouvette.
Le présent document propose deux types d’appareillages différents utilisables pour déterminer la
perméabilité aux fluides d’éprouvettes poreuses.
6.1.1 Tête d’essai avec anneau de garde pour les éprouvettes plates
Il s’agit d’un type d’appareillage d’essai recommandé pour la réalisation d’essais non destructifs sur une
surface limitée d’une tôle plane poreuse.
La tôle en métal perméable est fixée entre deux paires de joints souples. La paire interne, définissant
la surface d’essai, présente un diamètre moyen D . La paire externe, de diamètre moyen D , forme un
1 2
anneau de garde entourant la surface d’essai, lequel est pressurisé afin d’éviter les pertes latérales à
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ISO 4022:2018(F)

partir de la surface d’essai (voir Figure 1). La largeur de la couronne formée par cette tête d’essai avec
anneau de garde ne doit pas être inférieure à l’épaisseur de la tôle, voir la Formule (1):
DD−
21
≥e (1)
2
La tête d’essai avec anneau de garde réduit au minimum les pertes latérales en garantissant que la
pression dans les chambres intérieure et extérieure soit la même. Sur la face amont de l’éprouvette, cela
est obtenu en faisant en sorte que la section de passage reliant les chambres supérieures (tel qu’illustré
à la Figure 1) soit aussi grande que possible. Sur la face aval de l’éprouvette, la chambre intérieure est
reliée à un débitmètre, présentant généralement une faible contre-pression, et la chambre extérieure
est reliée à l’atmosphère par l’intermédiaire d’une soupape d’équilibrage de pression. Cette soupape
...