ISO/TR 10686:2013

Hydraulic fluid power - Method to relate the cleanliness of a hydraulic system to the cleanliness of the components and hydraulic fluid that make up the system

ISO/TR 10686:2013 describes methods that can be used to: relate the cleanliness of a hydraulic system to the cleanliness of its components and the hydraulic fluid belonging to the system; estimate the final cleanliness level of an assembled hydraulic system filled with the hydraulic fluid, upon its release from the manufacturing area (the estimation of the final cleanliness level is based on the cleanliness level of each component in the system and on the cleanliness level of the filling fluid); calculate and manage cleanliness requirements of components and subassemblies that make up a system and of the fluid filling it so as to achieve a required cleanliness level (RCL) for the final system. These methods can apply whatever the particle size considered and can also be used for other types than hydraulic fluid power.

Transmissions hydrauliques — Méthode de relation entre propreté d'un système hydraulique et propreté des composants et du fluide hydraulique qui composent le système

L'ISO/TR 10686:2013 décrit des méthodes pouvant être utilisées pour relier la propreté d'un système hydraulique à la propreté de ses composants et du fluide hydraulique appartenant à ce système, estimer le niveau de propreté final d'un système hydraulique assemblé rempli de fluide hydraulique à sa sortie de la zone de fabrication. L'estimation est basée sur le niveau de propreté de chaque composant du système et sur le niveau de propreté du fluide de remplissage, calculer et gérer les exigences de propreté des composants et sous-ensembles constituant un système et du fluide le remplissant afin d'atteindre un niveau de propreté requis (NPR) pour le système final. Ces méthodes peuvent s'appliquer quelle que soit la taille de particules considérée et peuvent également être utilisées pour d'autres types de circuit de fluides que les transmissions hydrauliques.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 18-Jun-2013
• ICS: 23.100.01 - Fluid power systems in general
• Technical Committee: ISO/TC 131/SC 6 - Contamination control
• Drafting Committee: ISO/TC 131/SC 6 - Contamination control
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 15-Nov-2018
• Completion Date: 13-Dec-2025

Overview - ISO/TR 10686:2013 (Hydraulic fluid power cleanliness)

ISO/TR 10686:2013 provides methods to relate and manage the cleanliness of a hydraulic system to the cleanliness of its constituent components and the hydraulic fluid. It explains how to estimate the final cleanliness of an assembled hydraulic system at release from manufacture, and how to derive component- and fluid-level requirements to achieve a specified Required Cleanliness Level (RCL) for the final system. The Technical Report applies to any particle size and can be adapted beyond hydraulic fluid power.

Key technical topics and requirements

• Cleanliness prediction approaches
  • Bottom‑up (prediction): Estimate system cleanliness from the known cleanliness of each component and of the filling fluid. The final system contamination is treated as the sum of particles introduced by components and fluid.
  • Top‑down (specification): Derive component and fluid cleanliness requirements from a target system cleanliness (RCL).
• Fundamental concepts
  • Wetted volume (V) and wetted surface area (A) - geometry used to convert surface-based cleanliness specs into volume-based values and to compute contamination contribution.
  • Volume-to-surface ratio (V/A) - used when specifications are expressed per unit area but predictions require per unit volume.
  • Cleanliness arithmetic - for hollow components, predicted cleanliness of the filled item is the sum of particles in the component and in the filling fluid divided by the filled volume.
• Contaminant distribution assumptions
  • Particles are considered either deposited on wetted surfaces or suspended in fluid; the TR treats deposited contaminants as if in suspension in the void volume for calculation purposes.
  • Homogeneous distribution is assumed in the absence of filters during initial operation.
• Practical calculation aids
  • Guidance on measuring or calculating wetted volumes/surface areas and on aggregating particle counts across assemblies.
  • Informative annexes with geometrical determination, example calculations, and relationships between volume and surface cleanliness metrics.

Practical applications and typical users

Who benefits:

• Hydraulic system designers and OEMs specifying cleanliness limits
• Assembly and manufacturing engineers estimating final system cleanliness at release
• Quality, test and contamination-control engineers setting supplier and component cleanliness requirements
• Suppliers of hydraulic components and hydraulic fluids preparing acceptance criteria

Typical uses:

• Predicting as-built cleanliness after assembly and fill
• Allocating cleanliness budgets between components and fluid to meet an RCL
• Converting surface-cleaning specifications to volume-based contamination metrics for system-level assessment

Related standards

• ISO 5598 (Fluid power systems and components - Vocabulary)
• ISO 4406 (Hydraulic fluid - Contamination code for particle counts) - referenced for particle-size coding

ISO/TR 10686:2013 is a practical resource for contamination control and specification management in hydraulic fluid power systems, enabling traceable, quantitative cleanliness planning across design, supply and production.

Standards Content (Sample)

TECHNICAL ISO/TR
REPORT 10686
First edition
2013-07-01
Hydraulic fluid power — Method to
relate the cleanliness of a hydraulic
system to the cleanliness of the
components and hydraulic fluid that
make up the system
Transmissions hydrauliques — Méthode de relation entre propreté
d’un système hydraulique et propreté des composants et du fluide
hydraulique qui composent le système
Reference number
©
ISO 2013
© ISO 2013
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Published in Switzerland
ii © ISO 2013 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and units . 2
5 Basic considerations . 3
5.1 Particulate contamination . 3
5.2 System knowledge requirements. 5
6 Prediction from component cleanliness to system cleanliness (the bottom-up approach) .6
6.1 Principles . 6
6.2 Determination of the cleanliness level of a component. 6
6.3 Prediction of cleanliness level of an assembled system . 7
6.4 Prediction of cleanliness level of a new system upon its release from the
manufacturing area . 7
6.5 Practical predictions . 8
7 Specifying the cleanliness requirements from system cleanliness level to component
cleanliness level (the top-down approach) . . 9
7.1 Principle . 9
7.2 Specification of identical requirements . 9
7.3 Specification of different requirements . 9
8 Relationship between cleanliness levels per unit volume and cleanliness levels per unit
surface area.10
8.1 V/A ratio .10
8.2 Impact of surface cleanliness level on fluid cleanliness level .10
Annex A (informative) Determination of geometrical characteristics of components .11
Annex B (informative) Example of calculation of the cleanliness of an assembled system from the
cleanliness of individual components .12
Annex C (informative) Impact of surface cleanliness level on fluid cleanliness level .17
Annex D (informative) Relating volume to surface area .20
Annex E (informative) Relating the cleanliness of parts to the cleanliness of components .21
Bibliography .24
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. 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. 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.
The committee responsible for this document is ISO/TC 131, Fluid power systems, Subcommittee SC 6,
Contamination control.
iv © ISO 2013 – All rights reserved

Introduction
The initial cleanliness level of a hydraulic system can affect its performance and useful life. Unless
removed, particulate contaminants present after manufacture and assembly of a system can circulate
through the system and cause damage to the system’s components. To reduce the probability of such
damage, the fluids and the internal surfaces of the hydraulic fluid power system and of its components
should be cleaned to a specified level.
The final cleanliness level of the complete system can be theoretically predicted as the sum of the particulate
contamination brought in by both the components that make up the system and the filling fluid.
As a reciprocal, the required cleanliness level of each individual component and of the filling fluid can
be predicted from the required cleanliness level of the final system. This Technical Report explains the
theoretical basis for such predictions.
TECHNICAL REPORT ISO/TR 10686:2013(E)
Hydraulic fluid power — Method to relate the cleanliness
of a hydraulic system to the cleanliness of the components
and hydraulic fluid that make up the system
1 Scope
This Technical Report describes methods that can be used to:
— relate the cleanliness of a hydraulic system to the cleanliness of its components and the hydraulic
fluid belonging to the system;
— estimate the final cleanliness level of an assembled hydraulic system filled with the hydraulic fluid,
upon its release from the manufacturing area. The estimation of the final cleanliness level is based on
the cleanliness level of each component in the system and on the cleanliness level of the filling fluid;
— calculate and manage cleanliness requirements of components and subassemblies that make up a
system and of the fluid filling it so as to achieve a required cleanliness level (RCL) for the final system.
These methods can apply whatever the particle size considered and can also be used for other types
than hydraulic fluid power.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. 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
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5598 and the following apply.
3.1
wetted surface area
A
surface area of the component or system that is exposed to the system liquid in normal operation, as
agreed between parties
Note 1 to entry: Subscripts C or S are added to the symbol A when it refers to the wetted surface area of, respectively,
a component or a system.
EXAMPLE Consider a hydraulic gear pump with two gears (see Figure 1). The wetted surface area can be
calculated as the sum of the internal surfaces of the pump body (two plates and one flange with two ports) plus
the external surface of the two gears.
+ +
A
=
c
Figure 1 — Wetted surface of an external gear hydraulic pump
3.2
wetted volume
contained volume
V
volume of a component or system in which the system liquid is to be found in end-use operating
conditions, as agreed between parties
Note 1 to entry: Subscripts C or S are added to the symbol V when it refers to the wetted volume of, respectively,
a component or a system.
EXAMPLE Consider a hydraulic gear pump with two gears (see Figure 2). The wetted volume can be
calculated as the volume of the body minus the volume of the two gears or measured as the filling volume of the
complete pump.
V
=
c
Figure 2 — Wetted volume of an external gear hydraulic pump
4 Symbols and units
The symbols and units related to the cleanliness of fluids, systems and components used in this Technical
Report are given in Table 1.
Table 1 — Symbols and units
Symbol Description or explanation Unit
N Number of particles of a given size introduced during assembly number of particles
A
N Number of particles of a given size in a component number of particles
C
N Number of particles of a given size in component i number of particles
Ci
N Number of particles of a given size in an empty system (without fluid) number of particles
S
N Number of particles of a given size in a fluid used to fill system number of particles
F
N Number of particles of a given size in a system filled with system fluid number of particles
SF
N Number of particles of a given size in an item X number of particles
X
a If the relevant particle sizes are those covered in ISO 4406 [i.e. 4 µm(c), 6 µm(c), 14 µm(c) for automatic counting, 5 µm
or 15 µm for microscopic counting], the cleanliness level can be expressed using the code system specified in ISO 4406.
2 © ISO 2013 – All rights reserved

Table 1 (continued)
Symbol Description or explanation Unit
A Wetted surface area of a component cm
C
A Wetted surface area of an empty system (without fluid) cm
S
V Wetted volume of a component cm or ml
C
V Wetted volume of component i cm or ml
Ci
V Wetted volume of an empty system (without fluid) cm or ml
S
V Volume of fluid used to fill system cm or ml
F
V Wetted volume of a system upon its release from the manufacturing cm or ml
SF
area
V Wetted volume of an item cm or ml
X
C Cleanliness level of a component – N / V number of particles
C C C
per cm or ml
C Cleanliness level of component i number of particles
Ci
per cm or ml
C Cleanliness level of an empty system (without fluid) – N / V number of particles
S S S
per cm or ml
C Cleanliness level of fluid used to fill system – N / V number of particles
F F F
3 a
per cm or ml
C Cleanliness level of a system upon its release from the manufacturing number of particles
SF
area – N / V per cm or ml
SF SF
a If the relevant particle sizes are those covered in ISO 4406 [i.e. 4 µm(c), 6 µm(c), 14 µm(c) for automatic counting, 5 µm
or 15 µm for microscopic counting], the cleanliness level can be expressed using the code system specified in ISO 4406.
5 Basic considerations
5.1 Particulate contamination
5.1.1 Basic principles
The physical and chemical principles that explain the presence and the behaviour of particulate
contaminants in a hydraulic system are numerous and complex. This subclause covers some basic
principles on which this Technical Report’s approach to cleanliness is based.
5.1.2 Homogeneity of distribution of contamination in the system
In the absence of a system or flushing filter when the system is operated for the first time and stabilized,
particulate contaminants are considered to be distributed homogeneously in the whole system, i.e.
particulate contamination is in the fluid everywhere in the components and the system and on the
wetted surfaces of the components. This assumes that all of the fluid and all the surfaces on which it
flows are at the same cleanliness level.
5.1.3 Actual location of contaminants in items and fluid
Particulate contaminants are either deposited on the surface area of the components or suspended in
the hydraulic fluid (see Figure 3). Even if particles are deposited on the entire surface of a component,
only those deposited on the wetted surface are taken into consideration because they are the only ones
likely to move into the fluid and potentially to damage the system.
5.1.4 Theoretical location of contaminants in items
To apply the cleanliness prediction method described in this Technical Report, it is necessary to consider
that the particulate contaminants deposited on the wetted surface areas of hollow components and
assemblies are in suspension in the void volume of the items [see Figure 3 b)].
This concept applies because only particulate contaminants moving from the surface of the component
into the hydraulic fluid add to the fluid contamination and become capable of damaging the system.
a) Actual situation – Contaminants on the sur- b) Cleanliness concept – Contaminants in the
face volume
Figure 3 — Concept of cleanliness per unit volume
The cleanliness level of hollow components, subassemblies and systems can be compared to the
cleanliness level of fluids.
5.1.5 Overall cleanliness approach
5.1.5.1 Cleanliness level of assembled components
In the majority of hydraulic circuit configurations, the following statements apply.
— When components are assembled in subassemblies and when subassemblies are assembled in a system,
the numbers of their contaminant particles are summed and their wetted volumes are also summed.
— The cleanliness level of an empty assembled system not yet filled with fluid is the ratio of the sum of
the numbers of contaminant particles in or on each component to the sum of the wetted volume of
all components.
— The cleanliness level of an empty assembled system is neither the sum nor the average of the
cleanliness levels of the components it is made of.
See Table 2 for an illustration of these concepts.
4 © ISO 2013 – All rights reserved

Table 2 — Illustration of how cleanliness levels can and cannot be used in calculations
Volume, V Cleanliness level, C
i i
Number (N ) of con-
i
Item
taminant particles
ml N/ml
Component 1:
5 10 5/10 = 0,5
Component 2:
5 2 5/2 = 2,5
Component 3:
2 1 2/1 = 2
Assembly 4:
N = ∑ N V = Σ V C = ∑ N / ∑ V
4 i 4 i 4 i i
N = 12 V = 13 12/13 = 0,92
4 4
Note – C ≠ C + C + C and C ≠ (C + C + C ) / 3
4 1 2 3 4 1 2 3
5.1.5.2 Cleanliness level of items filled with fluid
When a hollow item of volume V contaminated with N particles of a given size per ml is fully filled in
X X
with a fluid contaminated with N particles of the same size per ml, the resulting cleanliness level of the
F
item filled with fluid is (N + N ) / V .
X F F
5.2 System knowledge requirements
5.2.1 System structure
It is necessary to know precisely the components located upstream and downstream of the component
being considered, as well as the subassembly the components are part of and the whole system the
subassemblies are part of.
It is necessary to know how to manage the cleanliness of each part (i.e. make items cleaner to allow a
relaxation in the cleanliness of other items), so that the overall cleanliness complies with the RCL.
5.2.2 Geometrical characteristics
5.2.2.1 Wetted volume (V )
X
The wetted volume of the item can be either measured experimentally or calculated using computerised
engineering drawing tools or from the ratio V/A of the complete system. See Annex A for further details.
5.2.2.2 Wetted surface area (A )
X
The wetted surface area of the item, if required, can be calculated using computerised engineering
drawing tools.
5.2.2.3 Volume-to-surface area (V/A) ratio
Some cleanliness requirements are expressed per unit surface area. To apply the cleanliness prediction
method, they need being transformed to requirements per unit volume. See Annex D to do such
transformation.
6 Prediction from component cleanliness to system cleanliness (the bottom-
up approach)
6.1 Principles
6.1.1 It is assumed that the assembly process does not introduce any particles into the components.
NOTE It is recognized that this assumption is not true in reality. However, it is possible to estimate the
contamination introduced during assembly by measuring the actual cleanliness level of the assembled components
and comparing the measured number of contaminant particles to the theoretical cleanliness level calculated in
accordance with this Technical Report.
6.1.2 If the contamination brought in by the assembly process is known, it can be added to the
contamination brought in by each component or subassembly assembled to make the relevant item.
6.1.3 The particulate contamination of a new hydraulic system upon its release from the manufacturing
area is the sum of the particles brought in by each subassembly that makes up the system and by the
filling fluid.
6.1.4 The particulate contamination of a subassembly is the sum of the particles brought in by each
component that makes up the subassembly.
6.1.5 Thus, if the cleanliness level of each component (i.e. the bottom) and of the fluid is known, then
the final cleanliness of the system (i.e. the top) can be theoretically determined or predicted. This is the
cleanliness prediction (CP) method illustrated in Figure 4.
Operating system V ; N = N + N C = (N + N ) / V (N/ml)
F SF F S SF F S F
↑
Fluid V ; N C = N / V (N/ml)
F F F F F
↑
System (empty) V = Σ V ; N = Σ N C = N / V (N/ml)
S ci S ci S S S
↑
Components V  N C = N / V (N/ml)
C  ; C C C C
Figure 4 — Relationship of cleanliness levels of components, empty system, fluid and operating
system in an assembling process used in the cleanliness prediction (CP) method
6.2 Determination of the cleanliness level of a component
6.2.1 General
The cleanliness level of a component, C , can be expressed by a number of particles per unit wetted
C
volume of component, that is N/ml, and can be measured or calculated from the cleanliness level of the
parts it has been made of (see Annex E).
6 © ISO 2013 – All rights reserved

6.2.2 Measurement
Measurement is the preferred method of determining the cleanliness level of a component.
The number of particles (N ) of a given size contaminating the components to be assembled in a system
C
(or subassembly) is measured using an extraction method defined in ISO 18413.
If the contamination brought in the component during assembly (N ) is known, the resulting cleanliness
A
level of the component in N/ml is calculated using Formula (1):
NN+
CA
C = (1)
C
V
C
6.3 Prediction of cleanliness level of an assembled system
6.3.1 The cleanliness level of an empty assembled system, C , can only be predicted and calculated from
S
the cleanliness levels of the components that comprise the system. The cleanliness level can be expressed
by a number of particles (N ) per unit volume of system (ml). This method can also be applied to the
S
subassemblies that make up a system.
6.3.2 The system is made of n components with cleanliness levels C . Each component brings in N
i Ci
particles (see 7.2). The n components bring in the system N particles, calculated using Formula (2):
S
n
NN= (2)
SCi
∑
i=1
6.3.3 The cleanliness level of the empty assembled system, C in N/ml, whose wetted volume is V and
S S
is made of these n components, is calculated using Formula (3):
N
S
C = (3)
S
V
S
NOTE The wetted volume of the system can be approximated by the sum of the wetted volumes of each component.
6.3.4 If the contamination brought in the system during assembly (N ) is known, the resulting
A
cleanliness level of the system, C in N/ml is calculated using Formula (4):
S
NN+
SA
C = (4)
S
V
S
6.4 Prediction of cleanliness level of a new system upon its release from the manu-
facturing area
6.4.1 The cleanliness level of a new hydraulic system upon its release from the manufacturing area can
be predicted from the cleanliness levels of the empty assembled system and the filling fluid.
6.4.2 The number of particles in the empty assembled system, N , at the cleanliness level C (see 6.3) is
S S
calculated using Formula (5):
NC=×V (5)
SS S
6.4.3 The cleanliness level of the filling fluid is measured using an appropriate particle counting
method (e.g. microscopic counting in accordance with ISO 4407 or automatic counting in accordance
with ISO 11500) and expressed as a number of particles per unit volume (C = N / V , e.g. the maximum
F F F
number defined by an ISO 4406 level). The filling fluid volume, V , brings in the empty assembled system
F
a number of particles N , which is calculated using Formula (6):
F
NC=×V (6)
FF F
NOTE 1 The filling fluid volume V can be different from that of the empty system V , e.g. when a reservoir is
F S
partially filled.
NOTE 2 ISO 4407 and ISO 11500 can be expected to give somewhat different results. It is important to take care to
use the same method whenever possible to evaluate the contamination of the system and of its constituent components.
6.4.4 The cleanliness level of a hydraulic system upon its release from the manufacturing area, C , in
SF
N/ml, can be predicted using Formula (7):
NN+
SF
C = (7)
SF
V
F
6.5 Practical predictions
6.5.1 Assembly of components with the same cleanliness levels
Assuming the assembly process does not introduce contaminants (i.e. N = 0), it can be predicted that
A
assembling n components at the same cleanliness level C results in an empty system at the same
ci
cleanliness level (C = C ). See Table 4 for an example of this practical prediction process; Table B.2 also
S C
gives a similar practical example.
Table 4 — Example of practical prediction of the cleanliness of an assembly from the cleanliness
levels of components it contains
Item, I Volume, V Cleanliness level, C
i i
Number of contaminant
particles, N
i
ml N/ml
Component 1:
10 10 10/10 = 1
D13272EZ.EPS
Component 2:
2 2 2/2 = 1
D13272FZ.EPS
Component 3:
1 1 1/1 = 1
D13272GZ.EPS
Assembly 4:
13 13 13/13 = 1
D13272HZ.EPS
6.5.2 Filling a system with a fluid at the same cleanliness level
The filling of an empty system at cleanliness level C with a fluid at the same cleanliness level (i.e. C = C
S F S
and N /ml = N /ml), results in a system with twice the number of parti
...

RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 10686
Première édition
2013-07-01
Transmissions hydrauliques —
Méthode de relation entre propreté
d’un système hydraulique et
propreté des composants et du fluide
hydraulique qui composent le système
Hydraulic fluid power — Method to relate the cleanliness of a
hydraulic system to the cleanliness of the components and hydraulic
fluid that make up the system
Numéro de référence
©
ISO 2013
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et unités . 2
5 Considérations fondamentales . 3
5.1 Pollution particulaire. 3
5.2 Exigences relatives à la connaissance du système . 5
6 Prédiction de la propreté du système à partir de la propreté des composants
(approche ascendante) . 6
6.1 Principes . 6
6.2 Détermination du niveau de propreté d’un composant . 7
6.3 Prédiction du niveau de propreté d’un système assemblé . 7
6.4 Prédiction du niveau de propreté d’un système neuf à sa sortie de la zone de fabrication . 7
6.5 Prédictions pratiques . 8
7 Spécification d’exigences de propreté des composants à partir du niveau de propreté du
système (approche descendante) . 9
7.1 Principe . 9
7.2 Spécification d’exigences identiques . 9
7.3 Spécification d’exigences différentes . 9
8 Relation entre les niveaux de propreté par unité de volume et les niveaux de propreté par
unité de surface .10
8.1 Rapport V/A .10
8.2 Impact du niveau de propreté des surfaces sur le niveau de propreté du fluide .10
Annexe A (informative) Détermination des caractéristiques géométriques des composants .11
Annexe B (informative) Exemple de calcul de la propreté d’un système assemblé à partir de la
propreté des composants individuels .12
Annexe C (informative) Impact du niveau de propreté des surfaces sur le niveau de propreté
du fluide .16
Annexe D (informative) Relation entre volume et surface .19
Annexe E (informative) Relation entre la propreté des pièces et la propreté des composants .20
Bibliographie .23
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
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gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
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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/CEI, Partie 2, www.iso.
org/directives.
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. 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 sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues,
www.iso.org/patents.
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 131, Transmissions hydrauliques et
pneumatiques, sous-comité SC 6, Contrôle de la contamination.
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Introduction
Le niveau de propreté initial d’un système hydraulique peut avoir une incidence sur ses performances et
sa durée de vie utile. S’ils ne sont pas éliminés, les polluants particulaires présents après la fabrication et
l’assemblage d’un système peuvent circuler dans le système et endommager les composants du système.
Pour réduire la probabilité de tels dommages, il convient que les fluides et les surfaces internes du
système de transmissions hydrauliques et de ses composants atteignent un niveau de propreté spécifié.
Le niveau de propreté final de l’ensemble du système peut théoriquement être prédit comme étant la
somme de la pollution particulaire apportée par les composants du système et par le fluide de remplissage.
Inversement, le niveau de propreté requis de chaque composant individuel et du fluide de remplissage
peut être prédit à partir du niveau de propreté requis du système final. Le présent Rapport technique
explique la base théorique de ces prédictions.
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 10686:2013(F)
Transmissions hydrauliques — Méthode de relation
entre propreté d’un système hydraulique et propreté des
composants et du fluide hydraulique qui composent le
système
1 Domaine d’application
Le présent Rapport technique décrit des méthodes pouvant être utilisées pour
— relier la propreté d’un système hydraulique à la propreté de ses composants et du fluide hydraulique
appartenant à ce système,
— estimer le niveau de propreté final d’un système hydraulique assemblé rempli de fluide hydraulique
à sa sortie de la zone de fabrication. L’estimation est basée sur le niveau de propreté de chaque
composant du système et sur le niveau de propreté du fluide de remplissage,
— calculer et gérer les exigences de propreté des composants et sous-ensembles constituant un
système et du fluide le remplissant afin d’atteindre un niveau de propreté requis (NPR) pour le
système final.
Ces méthodes peuvent s’appliquer quelle que soit la taille de particules considérée et peuvent également
être utilisées pour d’autres types de circuit de fluides que les transmissions hydrauliques.
2 Références normatives
Les documents suivants, en totalité ou en partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. 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
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
aire de surface mouillée
A
aire de la surface du composant ou du système qui est exposée au liquide du système pendant le
fonctionnement normal, comme convenu entre les parties
Note 1 à l’article: L’indice C ou S est ajouté au symbole, A, lorsque celui-ci se rapporte respectivement à l’aire de
surface mouillée d’un composant ou d’un système.
EXEMPLE Considérons une pompe hydraulique à engrenages comportant deux pignons (voir Figure 1). L’aire
de la surface mouillée peut être calculée comme la somme des surfaces internes du corps de la pompe (deux
plaques et une bride avec deux orifices) et de la surface externe des deux pignons.
+ +
A
=
c
Figure 1 — Surface mouillée d’une pompe hydraulique à engrenages externes
3.2
volume mouillé
volume contenu
V
volume d’un composant ou d’un système dans lequel le fluide du système doit se trouver dans les
conditions d’utilisation finale, comme convenu entre les parties
Note 1 à l’article: L’indice C ou S est ajouté au symbole, V, lorsque celui-ci se rapporte respectivement au volume
mouillé d’un composant ou d’un système.
EXEMPLE Considérons une pompe hydraulique à engrenages comportant deux pignons (voir Figure 2). Le
volume mouillé peut être calculé comme le volume du corps moins le volume des deux pignons ou mesuré comme
étant le volume de remplissage de la pompe complète.
V
=
c
Figure 2 — Volume mouillé d’une pompe hydraulique à engrenages externes
4 Symboles et unités
Les symboles et unités relatifs à la propreté des fluides, des systèmes et des composants utilisés dans le
présent Rapport technique sont indiqués dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles et unités
Symbole Description ou explication Unité
Nombre de particules d’une taille donnée introduites pendant l’assem-
N nombre de particules
A
blage
N Nombre de particules d’une taille donnée dans un composant nombre de particules
C
N Nombre de particules d’une taille donnée dans le composant i nombre de particules
Ci
Nombre de particules d’une taille donnée dans un système vide (sans
N nombre de particules
S
fluide)
a
Lorsque les tailles de particules pertinentes sont celles traitées dans l’ISO 4406 [c’est-à-dire 4 µm(c), 6 µm(c), 14 µm(c)
pour un comptage automatique, 5 µm ou 15 µm pour un comptage au microscope], le niveau de propreté peut être exprimé
en utilisant le système de codification spécifié dans l’ISO 4406.
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Tableau 1 (suite)
Symbole Description ou explication Unité
Nombre de particules d’une taille donnée dans un fluide utilisé pour
N nombre de particules
F
remplir le système
Nombre de particules d’une taille donnée dans un système rempli de
N nombre de particules
SF
fluide
N Nombre de particules d’une taille donnée dans un élément X nombre de particules
X
A Aire de la surface mouillée d’un composant cm
C
A Aire de la surface mouillée d’un système vide (sans fluide) cm
S
V Volume mouillé d’un composant cm ou ml
C
V Volume mouillé du composant i cm ou ml
Ci
V Volume mouillé d’un système vide (sans fluide) cm ou ml
S
V Volume de fluide utilisé pour remplir le système cm ou ml
F
V Volume mouillé d’un système à sa sortie de la zone de fabrication cm ou ml
SF
V Volume mouillé d’un élément X cm ou ml
X
nombre de particules par
C Niveau de propreté d’un composant – N /V
C C C
cm ou ml
nombre de particules par
C Niveau de propreté du composant i
Ci
cm ou ml
nombre de particules par
C Niveau de propreté d’un système vide (sans fluide) – N /V
S S S
cm ou ml
nombre de particules par
C Niveau de propreté du fluide utilisé pour remplir le système – N /V
F F F
3 a
cm ou ml
Niveau de propreté d’un système à sa sortie de la zone de fabrication – nombre de particules par
C
SF
N /V cm ou ml
SF SF
a
Lorsque les tailles de particules pertinentes sont celles traitées dans l’ISO 4406 [c’est-à-dire 4 µm(c), 6 µm(c), 14 µm(c)
pour un comptage automatique, 5 µm ou 15 µm pour un comptage au microscope], le niveau de propreté peut être exprimé
en utilisant le système de codification spécifié dans l’ISO 4406.
5 Considérations fondamentales
5.1 Pollution particulaire
5.1.1 Principes fondamentaux
Les principes physiques et chimiques qui expliquent la présence et le comportement de polluants
particulaires dans un système hydraulique sont nombreux et complexes. Le présent paragraphe traite
de certains principes fondamentaux sur lesquels se fonde l’approche du présent Rapport technique
concernant la propreté.
5.1.2 Homogénéité de répartition de la pollution dans le système
En l’absence d’un système ou d’un filtre de dépollution lors de la première mise en service du système et sa
stabilisation, les polluants particulaires sont censés être répartis de manière homogène dans l’ensemble
du système, c’est-à-dire que la pollution particulaire est présente partout dans le fluide contenu dans
les composants et le système ainsi que sur les surfaces mouillées des composants. Cela suppose que la
totalité du fluide et toutes les surfaces sur lesquelles il s’écoule ont le même niveau de propreté.
5.1.3 Emplacement réel des polluants dans les éléments et le fluide
Les polluants particulaires sont soit déposés sur la surface des composants soit en suspension dans le
fluide hydraulique [voir Figure 3]. Même lorsque des particules sont déposées sur toute la surface d’un
composant, seules les particules déposées sur la surface mouillée sont prises en compte parce qu’elles
seules sont susceptibles d’être entraînées dans le fluide et d’endommager potentiellement le système.
5.1.4 Emplacement théorique des polluants dans les éléments
Pour appliquer la méthode de prédiction de la propreté décrite dans le présent Rapport technique,
il est nécessaire de considérer que les polluants particulaires déposés sur les surfaces mouillées
des composants et des ensembles creux sont en suspension dans le volume dit vide des éléments
[voir Figure 3 b)].
Ce concept s’applique parce que seuls les polluants particulaires entraînés de la surface du composant
dans le fluide hydraulique augmentent la pollution du fluide et sont susceptibles d’endommager le système.
a)  Situation réelle – polluants sur la surface b)  Concept de propreté –polluants dans le
volume
Figure 3 — Concept de propreté par unité de volume
Le niveau de propreté des composants, des sous-ensembles et des systèmes creux peut être comparé au
niveau de propreté des fluides.
5.1.5 Approche globale de la propreté
5.1.5.1 Niveau de propreté de composants assemblés
Dans la plupart des configurations de circuits hydrauliques, les déclarations suivantes s’appliquent:
— lorsque des composants sont assemblés en sous-ensembles et lorsque des sous-ensembles sont
assemblés en un système, les nombres de particules de polluants qu’ils contiennent s’additionnent
et leurs volumes mouillés s’additionnent également;
— le niveau de propreté d’un système assemblé vide pas encore rempli de fluide est le rapport de
la somme des nombres de particules de polluants dans ou sur chaque composant à la somme du
volume mouillé de tous les composants;
— le niveau de propreté d’un système assemblé vide n’est ni la somme ni la moyenne des niveaux de
propreté de ses composants.
Voir le Tableau 2 pour une illustration de ces concepts.
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Tableau 2 — Illustration de la façon dont les niveaux de propreté peuvent et ne peuvent pas être
utilisés dans les calculs
Volume, V Niveau de propreté, C
i i
Nombre de particules
Élément
de polluants, N
i
ml N/ml
Composant 1:
5 10 5/10 = 0,5
Composant 2:
5 2 5/2 = 2,5
Composant 3:
2 1 2/1 = 2
Composant 4:
N = ∑ N V = ∑ V C = ∑ N / ∑ V
4 i 4 i 4 i i
N = 12 V = 13 12/13 = 0,92
4 4
NOTE C ≠ C + C + C et C ≠ (C + C + C )/3.
4 1 2 3 4 1 2 3
5.1.5.2 Niveau de propreté des éléments remplis de fluide
Lorsqu’un élément creux de volume V contaminé par N particules d’une taille donnée par millilitre est
X X
entièrement rempli avec un fluide contaminé par N particules de même taille par millilitre, le niveau de
F
propreté résultant de l’élément rempli de fluide est (N + N )/V .
X F F
5.2 Exigences relatives à la connaissance du système
5.2.1 Structure du système
Il est nécessaire de connaître précisément les composants installés en amont et en aval du composant
considéré, ainsi que le sous-ensemble dont les composants font partie et le système dont les sous-
ensembles font partie.
Il est nécessaire de savoir comment gérer la propreté de chaque pièce, c’est-à-dire comment rendre
des éléments plus propres pour autoriser une dégradation de la propreté d’autres éléments, tout en
s’assurant que la propreté globale soit conforme au NPR.
5.2.2 Caractéristiques géométriques
5.2.2.1 Volume mouillé, V
X
Le volume mouillé de l’élément peut être mesuré expérimentalement ou calculé en utilisant des outils
informatisés de dessin technique ou à partir du rapport V/A du système complet. Voir l’Annexe A pour
de plus amples détails.
5.2.2.2 Aire de la surface mouillée, A
X
L’aire de la surface mouillée de l’élément peut, si nécessaire, être calculée en utilisant des outils
informatisés de dessin technique.
5.2.2.3 Rapport volume/aire de la surface, V/A
Certaines exigences de propreté sont exprimées par unité de surface. Pour appliquer la méthode de
prédiction de la propreté, elles doivent être transformées en exigences par unité de volume. Voir
l’Annexe D pour réaliser cette transformation.
6 Prédiction de la propreté du système à partir de la propreté des composants
(approche ascendante)
6.1 Principes
6.1.1 Il est supposé que le processus d’assemblage n’introduit pas de particules dans les composants.
NOTE Il est admis que cette hypothèse n’est pas vraie en réalité. Toutefois, il est possible d’estimer la
pollution introduite pendant l’assemblage en mesurant le niveau de propreté réel des composants assemblés et en
comparant le nombre mesuré de particules de polluants au niveau théorique de propreté calculé conformément
au présent Rapport technique.
6.1.2 Lorsque la pollution apportée par le processus d’assemblage est connue, elle peut être ajoutée à la
pollution apportée par chaque composant ou sous-ensemble assemblé pour fabriquer l’élément considéré.
6.1.3 La pollution particulaire d’un système hydraulique neuf à sa sortie de la zone de fabrication est
la somme des particules apportées par chaque sous-ensemble constitutif du système et par le fluide
de remplissage.
6.1.4 La pollution particulaire d’un sous-ensemble est la somme des particules apportées par chaque
composant constitutif du sous-ensemble.
6.1.5 Par conséquent, lorsque le niveau de propreté de chaque composant (c’est-à-dire du niveau
inférieur) et du fluide est connu, la propreté finale du système (c’est-à-dire du niveau supérieur) peut
alors être théoriquement déterminée ou prédite. Il s’agit de la méthode de prédiction de la propreté (CP)
illustrée à la Figure 4.
Système opérationne l V ; N = N + N C = (N + N ) / V (N/ml)
F SF F S SF F S F
↑
Fluide V ; N C = N / V (N/ml)
F F F F F
↑
Système (vide) V = Σ V ; N = Σ N C = N / V (N/ml)
S ci S ci S S S
↑
Composants VC  ;  NC CC = NC / VC (N/ml)
Figure 4 — Relation entre les niveaux de propreté des composants, du système vide, du fluide et
du système opérationnel dans un processus d’assemblage utilisé dans la méthode de prédiction
de la propreté (CP)
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6.2 Détermination du niveau de propreté d’un composant
6.2.1 Généralités
Le niveau de propreté d’un composant, C , peut être exprimé par un nombre de particules par unité de
C
volume mouillé du composant, c’est-à-dire N/ml, et peut être mesuré ou calculé à partir du niveau de
propreté des pièces qui le composent (voir l’Annexe E).
6.2.2 Mesurage
Le mesurage est la méthode préférentielle de détermination du niveau de propreté d’un composant.
Le nombre de particules, N , d’une taille donnée contaminant les composants devant être assemblés
C
pour former un système (ou un sous-ensemble) est mesuré en utilisant la méthode d’extraction définie
dans l’ISO 18413.
Lorsque la pollution introduite dans le composant pendant l’assemblage, N , est connue, le niveau de
A
propreté résultant du composant, en N/ml, est calculé à l’aide de l’Équation (1):
NN+
CA
C = (1)
C
V
C
6.3 Prédiction du niveau de propreté d’un système assemblé
6.3.1 Le niveau de propreté d’un système assemblé vide, C , peut uniquement être prédit et calculé
S
à partir des niveaux de propreté des composants constitutifs du système. Le niveau de propreté peut
être exprimé en nombre de particules, N , par unité de volume du système (ml). Cette méthode peut
S
également être appliquée aux sous-ensembles qui forment un système.
6.3.2 Le système est constitué de n composants ayant des niveaux de propreté, C . Chaque composant
i
apporte N particules (voir 7.2). Les n composants apportent au système N particules, calculé à l’aide
Ci S
de l’Équation (2):
n
NN= (2)
SC∑ i
i=1
6.3.3 Le niveau de propreté du système assemblé vide, C en N/mL, dont le volume mouillé est V et qui
S S
est constitué de ces n composants, est calculé à l’aide de l’Équation (3):
N
S
C = (3)
S
V
S
NOTE Le volume mouillé du système peut être déterminé de manière approximative en additionnant les
volumes mouillés de chaque composant.
6.3.4 Lorsque la pollution introduite dans le système pendant l’assemblage, N , est connue, le niveau
A
de propreté résultant du système, C en N/ml, est calculé à l’aide de l’Équation (4):
S
NN+
SA
C = (4)
S
V
S
6.4 Prédiction du niveau de propreté d’un système neuf à sa sortie de la zone de fabri-
cation
6.4.1 Le niveau de propreté d’un système hydraulique neuf à sa sortie de la zone de fabrication peut
être prédit à partir des niveaux de propreté du système assemblé vide et du fluide de remplissage.
6.4.2 Le nombre de particules dans le système assemblé vide, N , au niveau de propreté C (voir 6.3)
S S
est calculé à l’aide de l’Équation (5):
NC=×V (5)
SS S
6.4.3 Le niveau de propreté du fluide de remplissage est mesuré par une méthode appropriée de
comptage de particules (par exemple comptage au microscope conformément à l’ISO 4407 ou comptage
automatique conformément à l’ISO 11500) et exprimé en nombre de particules par unité de volume
(C = N /V , par exemple le nombre maximal défini par un niveau de l’ISO 4406). Le volume de fluide de
F F F
remplissage, V , introduit dans le système assemblé vide un nombre de particules, N , qui est calculé à
F F
l’aide de l’Équation (6):
NC=×V (6)
FF F
NOTE 1 Le volume de fluide de remplissage, V , peut être différent du volume du système vide, V , par exemple
F S
lorsqu’un réservoir est rempli partiellement.
NOTE 2 On peut s’attendre à ce que l’ISO 4407 et l’ISO 11500 donnent des résultats quelque peu différents. Il
est important de veiller à utiliser si possible la même méthode pour évaluer la pollution du système et celle de ses
composants constitutifs.
6.4.4 Le niveau de propreté d’un système hydraulique à sa sortie de la zone de fabrication, C , en
SF
N/ml, peut être prédit à l’aide de l’Équation (7):
NN+
SF
C = (7)
SF
V
F
6.5 Prédictions pratiques
6.5.1 Assemblage de composants ayant le même niveau de propreté
En supposant que le processus d’assemblage n’introduise pas de polluants, c’est-à-dire N = 0, il peut
A
être prédit que l’assemblage de n composants ayant le même niveau de propreté C aboutit à un système
ci
vide ayant le même niveau de propreté (C = C ). Voir le Tableau 3 pour un exemple de processus de
S C
prédiction pratique de ce type; le Tableau B.2 donne également un exemple pratique similaire.
Tableau 3 — Exemple de prédiction pratique de la propreté d’un assemblage à partir des
niveaux de propreté des composants qu’il contient
Volume, V Niveau de propreté, C
i i
Nombre de particules
Élément I
de polluants, N
i
en ml en N/ml
Composant 1:
10 10 10/10 = 1
Composant 2:
2 2 2/2 = 1
Composant 3:
1 1 1/1 = 1
Composant 4:
13 13 13/13 = 1
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6.5.2 Remplissage d’un système avec un fluide ayant le même niveau de propreté
Le remplissage d’un système vide ayant un niveau de propreté C avec un fluide ayant le même niveau de
S
propreté, c’est-à-dire C = C et N /ml = N /ml, donne un système ayant deux fois plus de parti
...