Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components using compressible fluids — Part 2: Alternative test methods

This document specifies a discharge test and a charge test as alternative methods for testing pneumatic fluid power components that use compressible fluids, i.e. gases, and that have internal flow passages that can be either fixed or variable in size to determine their flow-rate characteristics. However, this document does not apply to components whose flow coefficient is unstable during use, i.e. components that exhibit remarkable hysteretic behaviour (because they can contain flexible parts that deform under the flow) or that have an internal feedback phenomenon (such as regulators), or components that have a cracking pressure such as non-return (check) valves and quick-exhaust valves. In addition, it does not apply to components that exchange energy with the fluid during flow-rate measurement, e.g. cylinders, accumulators. NOTE This document does not provide a method to determine if a component has hysteretic behaviour; ISO 6358‑1 does provide such a method.

Transmissions pneumatiques — Détermination des caractéristiques de débit des composants traversés par un fluide compressible — Partie 2: Méthodes d'essai alternatives

Le présent document spécifie des méthodes d'essai de décharge et de charge en tant que méthodes alternatives pour l'essai des composants de transmissions pneumatiques utilisant des fluides compressibles, c'est-à-dire des gaz, et ayant des voies d'écoulement interne de taille fixe ou variable, pour déterminer leurs caractéristiques de débit. Toutefois, la présente partie de l'ISO 6358 ne s'applique pas aux composants dont le coefficient de débit est instable pendant leur fonctionnement, c'est-à-dire ceux présentant un comportement avec hystérésis significatif (car ils peuvent contenir des pièces flexibles qui se déforment sous l'écoulement) ou un phénomène de boucle de retour interne (tels que les régulateurs) ni aux composants ayant une pression d'ouverture, tels que les clapets anti-retour et les vannes d'échappement rapide. De plus, elle ne s'applique pas aux composants qui échangent de l'énergie avec le fluide au cours de la mesure de débit, par exemple vérins, accumulateurs. NOTE Le présent document ne fournit pas de méthode pour déterminer si un composant a un comportement hystérétique; l'ISO 6358-1 fournit une telle méthode.

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Status
Published
Publication Date
01-Sep-2019
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
02-Sep-2019
Completion Date
02-Sep-2019
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ISO 6358-2:2019 - Pneumatic fluid power -- Determination of flow-rate characteristics of components using compressible fluids
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ISO 6358-2:2019 - Transmissions pneumatiques -- Détermination des caractéristiques de débit des composants traversés par un fluide compressible
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6358-2
Second edition
2019-08
Pneumatic fluid power —
Determination of flow-rate
characteristics of components using
compressible fluids —
Part 2:
Alternative test methods
Transmissions pneumatiques — Détermination des caractéristiques
de débit des composants traversés par un fluide compressible —
Partie 2: Méthodes d'essai alternatives
Reference number
ISO 6358-2:2019(E)
ISO 2019
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ISO 6358-2:2019(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2019

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

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on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address

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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 6358-2:2019(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 2

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 2

4 Symbols and units ............................................................................................................................................................................................... 2

5 Test installation ..................................................................................................................................................................................................... 3

5.1 Test circuit for discharge test ..................................................................................................................................................... 3

5.2 Test circuit for charge test ............................................................................................................................................................. 3

5.3 General requirements ....................................................................................................................................................................... 4

5.4 Requirements for the tank (item 4) ...................................................................................................................................... 5

5.4.1 Structure ................................................................................................................................................................................. 5

5.4.2 Stuffed material ................................................................................................................................................................ 6

5.4.3 Volume ...................................................................................................................................................................................... 6

5.5 Special requirements ......................................................................................................................................................................... 7

6 Test procedures ..................................................................................................................................................................................................... 7

6.1 Test conditions ........................................................................................................................................................................................ 7

6.1.1 Test fluid .................................................................................................................................................................................. 7

6.1.2 Checks ....................................................................................................................................................................................... 7

6.1.3 Test measurements ........................................................................................................................................................ 8

6.2 Measuring procedures ...................................................................................................................................................................... 8

6.2.1 Requirements for testing to publish catalogue ratings................................................................... 8

6.2.2 Selection of measuring procedure .................................................................................................................... 8

6.2.3 Measuring procedures for discharge test ................................................................................................... 8

6.2.4 Measuring procedures for charge test (see Figure 2) ...................................................................... 9

6.3 Calculation of characteristics ..................................................................................................................................................10

6.3.1 Sonic conductance, C ................................................................................................................................................10

6.3.2 Critical back-pressure ratio, b, and subsonic index, m ................................................................13

6.3.3 Pressure dependence coefficient, K ..........................................................................................................13

7 Presentation of test results ....................................................................................................................................................................14

8 Identification statement (reference to this document) ............................................................................................15

Annex A (informative) Evaluation of measurement uncertainty .........................................................................................16

Annex B (normative) Test method to determine and calibrate the volume of an isothermal tank .22

Annex C (informative) Isothermal tank stuffing ....................................................................................................................................28

Annex D (informative) Test method to determine isothermal performance ..........................................................30

Annex E (informative) Formulae for calculation of flow-rate characteristics ........................................................33

Annex F (informative) Procedures for calculating critical back-pressure ratio, b, and

subsonic index, m, by the least-square method using the Solver function in

Microsoft Excel®................................................................................................................................................................................................36

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................40

© ISO 2019 – All rights reserved iii
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ISO 6358-2:2019(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 131, Fluid power systems, Subcommittee

SC 5, Control products and components.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 6358-2:2013), which has been technically

revised.
A list of all parts in the ISO 6358 series can be found on the ISO website.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 6358-2:2019(E)
Introduction

In pneumatic fluid power systems, power is transmitted and controlled through a gas under pressure

within a circuit. Components that make up such a circuit are inherently resistive to the flow of the gas

and it is necessary, therefore, to define and determine the flow-rate characteristics that describe their

performance.

ISO 6358:1989 was developed to determine the flow-rate characteristics of pneumatic valves, based

upon a model of converging nozzles. The method included two characteristic parameters: sonic

conductance, C, and critical pressure ratio, b, used in a proposed mathematical approximation of the

flow behaviour. The result described flow performance of a pneumatic valve from choked flow to

subsonic flow, based on static pressure. This new edition uses stagnation pressure instead, to take into

account the influence of flow velocity on the measurement of pressures.

Experience has demonstrated that many pneumatic valves have converging–diverging characteristics

that do not fit the ISO 6358:1989 model very well. Furthermore, new developments have allowed the

application of this method to additional components beyond pneumatic valves. However, this now

requires the use of four parameters (C, b, m, and Δp ) to define the flow performance in both the choked

and subsonic flow regions.

This document describes a set of three flow-rate characteristic parameters determined from test

results. These parameters are described as follows and are listed in decreasing order of priority:

— The sonic conductance, C, corresponding to the maximum flow rate (choked) is the most important

parameter. This parameter is defined by the upstream stagnation conditions.

— The critical back-pressure ratio, b, representing the boundary between choked and subsonic

flow is second in importance. Its definition differs here from the one in ISO 6358:1989 because it

corresponds to the ratio of downstream to upstream stagnation pressures.

— The subsonic index, m, is used if necessary to represent more accurately the subsonic flow behaviour.

For components with a fixed flow path, m is distributed around 0,5. In these cases, only the first two

characteristic parameters C and b are necessary. For many other components, m will vary widely. In

these cases, it is necessary to determine C, b, and m.

Several changes to the test equipment were made to overcome apparent violations of the theory

of compressible fluid flow. This included expanded inlet pressure-measuring tubes to satisfy the

assumptions of negligible inlet velocity to the item under test and to allow the inlet stagnation

pressure to be measured directly. Expanded outlet tubes allow the direct measurement of downstream

stagnation pressure to better accommodate the different component models. The difference between

stagnation pressure at upstream and downstream of component means a loss of pressure energy.

ISO 6358-3 can be used to calculate without measurements an estimate of the overall flow-rate

characteristics of an assembly of components and piping, using the characteristics of each component

and piping determined in accordance with this document or ISO 6358-1.

The discharge and charge test methods specified in this document have the following advantages over

the test method specified in ISO 6358-1:
a) an air source with a large flow-rate capacity is not required;
b) components with larger flow-rate capacity can be tested more easily;
c) energy consumption is minimised; and

d) test time is shortened in the discharge and charge tests, and noise level is decreased in the

charge test.
1) Withdrawn standard.
© ISO 2019 – All rights reserved v
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ISO 6358-2:2019(E)

Performance characteristics measured in accordance with this edition of the ISO 6358 series will differ

from those measured in accordance with ISO 6358:1989.
vi © ISO 2019 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 6358-2:2019(E)
Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate
characteristics of components using compressible fluids —
Part 2:
Alternative test methods
1 Scope

This document specifies a discharge test and a charge test as alternative methods for testing pneumatic

fluid power components that use compressible fluids, i.e. gases, and that have internal flow passages

that can be either fixed or variable in size to determine their flow-rate characteristics. However, this

document does not apply to components whose flow coefficient is unstable during use, i.e. components

that exhibit remarkable hysteretic behaviour (because they can contain flexible parts that deform

under the flow) or that have an internal feedback phenomenon (such as regulators), or components

that have a cracking pressure such as non-return (check) valves and quick-exhaust valves. In addition,

it does not apply to components that exchange energy with the fluid during flow-rate measurement, e.g.

cylinders, accumulators.

NOTE This document does not provide a method to determine if a component has hysteretic behaviour;

ISO 6358-1 does provide such a method.

Table 1 provides a summary of which parts of the ISO 6358 series can be applied to various components.

Table 1 — Application of the ISO 6358 series test methods to components
Constant Variable
upstream pressure test upstream pressure test
ISO 6358-1 ISO 6358-1
Components
ISO 6358-2
constant ISO 6358-2 variable
discharge
upstream charge test upstream
test
pressure test pressure test
Group 1 Directional control valves yes yes yes yes
Flow control valves yes yes yes yes
Connectors yes yes yes yes
Valve manifolds yes yes yes yes
Group of components yes yes yes yes
Group 2 Filters and lubricators yes no no no
Non-return (check) valves yes no no no
Quick-exhaust valves yes no no no
Tubes and hoses yes no no no
Group 3 Silencers and exhaust oil mist no no yes yes
separators
Blow nozzles no no yes yes
Cylinder end heads no no yes yes

The charge test cannot be performed on components that do not have downstream port connections.

This document specifies requirements for the test installation, the test procedure, and the presentation

of results.
© ISO 2019 – All rights reserved 1
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ISO 6358-2:2019(E)

Evaluation of measurement uncertainties is described in Annex A. Requirements for a method to test

the volume of an isothermal tank are given in Annex B. Guidance on the isothermal tank is given in

Annex C. Requirements for a method to test isothermal performance are given in Annex D. Guidance

on the formula for calculating characteristics is given in Annex E. Guidance on calculating flow-rate

characteristics is given in Annex F.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 1219-1, Fluid power systems and components — Graphical symbols and circuit diagrams — Part 1:

Graphical symbols for conventional use and data-processing applications
ISO 5598, Fluid power systems and components — Vocabulary

ISO 6358-1, Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components using

compressible fluids — Part 1: General rules and test methods for steady-state flow

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5598, ISO 6358-1 and the

following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
4 Symbols and units
4.1 The symbols and units shall be in accordance with ISO 6358-1 and Table 2.
Table 2 — Symbols and units
Reference Description Symbol Dimension SI units Practical units
5.5.2 Time t T s s
3 3 3
5.4.3 Tank volume V L m dm
T = time; L = length.

4.2 The numerals used as subscripts to the symbols shall be in accordance with ISO 6358-1 and

Table 3.
Table 3 — Subscripts
Subscript Meaning
3 Tank conditions

4.3 The graphical symbols used in Figures 1 and 2 are in accordance with ISO 1219-1.

2 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 6358-2:2019(E)
5 Test installation

CAUTION — Figures 1 and 2 illustrate basic circuits that do not incorporate all the safety devices

necessary to protect against damage in the event of component failure. It is important that those

responsible for carrying out the test give due consideration to safeguarding both personnel and

equipment.
5.1 Test circuit for discharge test

A suitable test circuit as shown in Figure 1 shall be used for the discharge test. See 5.3.5.

NOTE See Table 4 for the key to test circuit components.
Figure 1 — Test circuit for discharge test
5.2 Test circuit for charge test
A suitable test circuit as shown in Figure 2 shall be used for the charge test.
NOTE See Table 4 for the key to test circuit components.
Figure 2 — Test circuit for charge test
© ISO 2019 – All rights reserved 3
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ISO 6358-2:2019(E)
Table 4 — Key to test circuit components shown in Figures 1 and 2
Relevant
Key item Additional
subclause or Description
number requirements
paragraph
1 5.3.2 Compressed gas source and filter for discharge test
2 — Adjustable pressure regulator for discharge test
3 — Shut-off valve
4 5.4 Tank
5 - Temperature-measuring instrument
6 5.3.7 Upstream pressure-measuring tube
7 5.3.7 Upstream transition connector
8 — Component under test
9 5.3.7 Downstream transition connector
10 5.3.7 Downstream pressure-measuring tube
11 5.3.10 Pressure transducer
12 5.3.10 Pressure transducer
13 5.3.4 and 5.3.9 Flow control solenoid valve (optional) The sonic conductance
of this flow control valve
shall be about four times
larger than that of the
component under test.
14 — Barometer
15 — Digital recorder
16 5.3.10 Pressure transducer
17 — Suction port for charge test
18 — Vacuum pump for charge test
5.3 General requirements

5.3.1 The component under test shall be installed and operated in the test circuit in accordance with

the manufacturer’s operating instructions.

5.3.2 For the discharge test, a filter shall be installed which provides a standard of filtration specified

by the manufacturer of the component under test.

5.3.3 A test set-up shall be constructed from the items listed in Table 4. Items 1 through 8, 11, and 14

through 16 are required for the discharge test. Items 3 through 12 and 14 through 18 are required for the

charge test.

5.3.4 If the component under test has no control mechanism for shifting its position, install a flow

control solenoid valve (item 13) upstream of pressure-measuring tube (item 6) in order to start the test.

5.3.5 Items 9, 10, and 12 are not required for the discharge test when the component under test does

not have a downstream port. See the special instructions in 6.2.3.3.

5.3.6 The distance between the tank (item 4) and the upstream pressure-measuring tube (item 6) for

the discharge test, or between the tank (item 4) and downstream pressure-measuring tube (item 10) for

charge test, shall be as short as possible. The volumes of all components and conductors in Figures 1 and

2 between items 3 and 13 (if item 13 is used) or between items 3 and 8 (if item 13 is not used) shall be

added to the volume of the tank.
4 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 6358-2:2019(E)

5.3.7 The pressure-measuring tubes (items 6 and 10) and the transition connectors (items 7 and 9)

shall be in accordance with ISO 6358-1. It is not necessary to have a temperature-measuring connection

in the pressure-measuring tubes because the temperature is measured in the tank.

5.3.8 For any locations where liquid can collect, installation of a drain separator is recommended.

5.3.9 The shifting time of the flow control solenoid valve (item 13) shall be sufficiently short to limit

the transient time at the beginning of test data collection.

5.3.10 When connecting pressure measuring instruments, the dead volume shall be limited as much as

possible to avoid long response time, delays, and phase lag for measurements.
5.4 Requirements for the tank (item 4)
5.4.1 Structure

The tank shall be suitably structured as shown in Figure 3 and consist of the components listed in

Table 5. Dimensions of the flow port shall conform to the dimensions given in Table 6.

The ratio of the height of the tank to its diameter should not exceed 2:1.

The junction of the flow port with the internal surface of the tank shall be convergent shaped so as to

avoid pressure loss. The dimensions and arrangement of connection ports other than the flow port are

determined by the test operator.
Measuring ports (temperature and pressure).
Source port.
Flow port.
Figure 3 — Structure of the tank
© ISO 2019 – All rights reserved 5
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ISO 6358-2:2019(E)
Table 5 — Key to tank components
Key item number Description Comments
1 Lid
2 Tank body
3 Gasket
4 Flange fastener (nut and bolt) Six or more pieces, equally arranged
5 Metal net See 5.4.2.
6 Stuffed material See 5.4.2.
7 Drain valve
Table 6 — Thread size of flow port
Tank volume, V,
Thread size
in m
V ≤ 0,0025 G 1/8
0,002 5 < V ≤ 0,006 3 G 1/4
0,006 3 < V ≤ 0,014 G 3/8
0,014 < V ≤ 0,032 G 1/2
0,032 < V ≤ 0,066 G 3/4
0,066 < V ≤ 0,100 G 1
0,100 < V ≤ 0,190 G 1 1/4
0,190 < V ≤ 0,310 G 1 1/2
0,310 < V ≤ 0,510 G 2
0,510 < V ≤ 0,730 G 2 1/2
0,730 < V ≤ 1,100 G 3
5.4.2 Stuffed material

The stuffed material, which is used to reduce the change in air temperature, shall be resistant to

corrosion and pressure and shall be distributed evenly in the tank. If copper wires are used as the

−5 −5

stuffed material, wires of equivalent diameter 3 × 10 m to 5 × 10 m shall be stuffed in the tank at a

2 3
density of 3 × 10 kg/m .

NOTE The equivalent diameter means the diameter of the cross-sectional area of a noncircular shape

assumed as equivalent to the diameter of the cross-sectional area of a circular shape.

The stuffed material shall be wrapped with a metallic net to prevent it from flowing out of the flow

port. It is desirable that a suitable frame supports the stuffed material to prevent it from leaning inside

the tank. Further information is given in Annex C.
5.4.3 Volume
The volume of the tank, V, in m should be calculated using Formula (1):
VC≥×510 (1)

where C is the estimated sonic conductance of the component under test, in m /(s∙Pa)(ANR).

NOTE 1 The tank volume is the net value obtained by subtracting the volume of the stuffed material from the

volume of the empty air tank.
NOTE 2 The test method to determine the tank volume is given in Annex B.
6 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 6358-2:2019(E)
5.5 Special requirements

5.5.1 The special requirements given in ISO 6358-1:2013, 5.6 apply for this document.

5.5.2 The digital recorder shall be set to sample pressure at a time interval determined in accordance

with Formula (2) or (3). Approximately 1000 pressure data points should be obtained during the main

variation of the tank pressure p for discharge or charge tests. These criteria have an effect on the

calculations performed in 6.3.
— For discharge tests:
Δt≈×25, 10 (2)
— For charge tests:
Δt≈×15, 10 (3)
where
Δt is the time interval for sampling pressure, in s;

C is the estimated sonic conductance of the component under test, in m /(s∙Pa)(ANR);

V is the tank volume, in m .

5.5.3 If the number of pressure data points recorded during the main variation of the tank pressure p of

discharge or charge tests is less than 1000, reduce the sampling interval Δt as needed and repeat the test.

NOTE 1 The beginning of the main variation of tank pressure p is the time at which the solenoid valve 13

is opened.

NOTE 2 The end of the main variation of the tank pressure p is the time at which tank pressure p reaches

3 3
98 % of its total variation.
6 Test procedures
6.1 Test conditions
6.1.1 Test fluid

6.1.1.1 Air should be used as the test fluid. If a different fluid is used, it shall be stated in the test report.

6.1.1.2 The gas shall be filtered and conditioned to comply with the recommendations of the

manufacturer of the component under test.
6.1.2 Checks

Periodically check that the pressure-tapping holes are not blocked by liquids or solid particles.

© ISO 2019 – All rights reserved 7
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ISO 6358-2:2019(E)
6.1.3 Test measurements

6.1.3.1 Each set of test readings shall be recorded after steady-state conditions of temperature and

pressure in the tank have been reached. The variations of pressures and temperature indications shall

not exceed the limits given in the column “Allowed test condition variation” of Table 7.

6.1.3.2 Pressure and temperature shall be measured within the measurement accuracy specified in

Table 7.
Table 7 — Measurement accuracy and allowed test condition of parameters
Measurement Allowed test
Parameter
accuracy condition variation
Volume ±1 % —
Time ±1 % —
Upstream pressure ±0,5 % ±1 %
Downstream pressure ±0,5 % ±1 %
Tank pressure ±0,5 % ±1 %
Temperature ±1 K ±3 K

6.1.3.3 Flow-rate conditions in each flow path shall be maintained constant within the component

while taking measurements to ensure there is no inadvertent movement of component parts.

6.2 Measuring procedures
6.2.1 Requirements for testing to publish catalogue ratings

If data are to be used for publishing ratings in a catalogue, a sample consisting of a minimum of five

test units selected from a random production lot shall be tested in accordance with the following

procedures.
6.2.2 Selection of measuring procedure

Either the procedure described in 6.2.3 or the procedure described in 6.2.4 shall be selected in

accordance with the scope of this document.
6.2.3 Measuring procedures for discharge test

6.2.3.1 Set the pressure of the pressure regulator (item 2) at 700 kPa (7 bar), and open the shut-off

valve (item 3) to charge air into the tank (item 4). Leave the tank in this state until temperature and

pressure in the tank reach steady-state conditions.

6.2.3.2 Close the shut-off valve (item 3) and measure the initial pressure, p , using pressure transducer

16, initial temperature, T , using the temperature-measuring instrument (item 5) in the tank, and

atmospheric pressure using the barometer
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 6358-2
Deuxième édition
2019-08
Transmissions pneumatiques —
Détermination des caractéristiques de
débit des composants traversés par un
fluide compressible —
Partie 2:
Méthodes d'essai alternatives
Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics
of components using compressible fluids —
Part 2: Alternative test methods
Numéro de référence
ISO 6358-2:2019(F)
ISO 2019
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ISO 6358-2:2019(F)
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

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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.

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Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d'application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 2

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 2

4 Symboles et unité ................................................................................................................................................................................................. 2

5 Installation d'essai ............................................................................................................................................................................................. 3

5.1 Circuit d'essai pour essai de décharge ............................................................................................................................... 3

5.2 Circuit d'essai pour essai de charge ...................................................................................................................................... 3

5.3 Exigences générales ............................................................................................................................................................................ 5

5.4 Exigences pour le réservoir (élément 4) .......................................................................................................................... 5

5.4.1 Structure ................................................................................................................................................................................. 5

5.4.2 Matériau de remplissage ........................................................................................................................................... 7

5.4.3 Volume ...................................................................................................................................................................................... 7

5.5 Exigences particulières .................................................................................................................................................................... 7

6 Modes opératoires d’essai .......................................................................................................................................................................... 8

6.1 Conditions d'essai................................................................................................................................................................................. 8

6.1.1 Fluide d’essai ....................................................................................................................................................................... 8

6.1.2 Vérifications ......................................................................................................................................................................... 8

6.1.3 Mesures d'essai ................................................................................................................................................................. 8

6.2 Modes opératoires de mesure ................................................................................................................................................... 9

6.2.1 Exigences d’essai pour publier des valeurs indiquées dans un catalogue ..................... 9

6.2.2 Choix du mode opératoire de mesure ........................................................................................................... 9

6.2.3 Modes opératoires de mesure pour essai de décharge .................................................................. 9

6.2.4 Modes opératoires de mesure pour essai de charge (voir Figure 2) ...............................10

6.3 Calcul des caractéristiques ........................................................................................................................................................11

6.3.1 Conductance sonique, C ..........................................................................................................................................11

6.3.2 Rapport de contre-pression critique b et indice subsonique m ..........................................14

6.3.3 Coefficient de dépendance par rapport à la pression, K ............................................................

p 14

7 Présentation des résultats des essais ..........................................................................................................................................15

8 Mention d’identification (référence au présent document) .......................................................................................16

Annexe A (informative) Évaluation de l'incertitude de mesure ............................................................................................17

Annexe B (normative) Méthode d'essai pour déterminer et étalonner le volume d'un

réservoir isotherme .......................................................................................................................................................................................23

Annexe C (informative) Remplissage du réservoir isotherme ................................................................................................29

Annexe D (informative) Méthode d'essai pour déterminer la performance isotherme ..............................32

Annexe E (informative) Formules de calcul des caractéristiques de débit ................................................................35

Annexe F (informative) Modes opératoires de calcul du rapport des pressions totales

critique, b, et de l’indice subsonique, m, par la méthode des moindres carrés en

utilisant la fonction «Solveur» de Microsoft Excel® .....................................................................................................38

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................42

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ISO 6358-2:2019(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 le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos . ht m l .

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 131, Transmissions hydrauliques et

pneumatiques, sous-comité SC 5, Appareils de régulation et de distribution et leurs composants.

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 6358-2:2013), qui a fait l’objet d’une

révision technique.

Une liste de toutes les parties de la série ISO 6358 se trouve sur le site web de l’ISO.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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ISO 6358-2:2019(F)
Introduction

Dans les systèmes de transmission pneumatique, l'énergie est transmise et contrôlée par un gaz sous

pression circulant dans un circuit. Les éléments constituant un tel circuit ont une résistance intrinsèque

à l'écoulement de gaz et il est donc nécessaire de définir et de déterminer les caractéristiques décrivant

leurs performances en débit.

L'ISO 6358:1989 a été élaborée pour déterminer les caractéristiques de débit des éléments de

transmission pneumatique, en se fondant sur un modèle de tuyères convergentes. La méthode comportait

deux paramètres caractéristiques: la conductance sonique, C, et le rapport de pression critique, b

utilisés dans une proposition d'approximation mathématique du comportement de l'écoulement. Le

résultat décrivait les performances d'écoulement d'un élément de transmission pneumatique d'un

écoulement sonique à un écoulement subsonique, basé sur la pression statique. Cette nouvelle édition

utilise la pression d’arrêt, pour prendre en compte l’influence de la vitesse d’écoulement sur la mesure

des pressions.

L'expérience a montré qu'un grand nombre de vannes pneumatiques ont des caractéristiques

convergentes–divergentes qui ne sont pas très bien représentés par le modèle de l'ISO 6358:1989. De

plus, de nouvelles avancées ont permis d'appliquer cette méthode à d'autres éléments de transmission

pneumatique. Toutefois, ceci nécessite d'utiliser désormais quatre paramètres (C, b, m, et Δp ) pour

définir les caractéristiques de débit dans les régions d’écoulement à la fois sonique et subsonique.

Le présent document décrit un ensemble de trois paramètres caractéristiques du débit, déterminés

à partir de résultats d'essais. Ces paramètres sont décrits comme suit et sont énumérés en ordre de

priorité décroissante.

— La conductance sonique, C, correspondant au débit maximum (sonique) est le paramètre le plus

important. Ce paramètre est défini par les conditions de stagnation en amont.

— Le rapport de contre-pressions critique, b, représentant la limite entre l'écoulement sonique et

l'écoulement subsonique est le deuxième paramètre le plus important. Sa définition diffère ici de celle

de l'ISO 6358:1989 car elle correspond au rapport entre les pressions de stagnation aval et amont.

— L'indice subsonique, m, est utilisé si nécessaire pour représenter le comportement de l'écoulement

subsonique d'une manière plus précise. En ce qui concerne les composants ayant une section

d'écoulement fixe, m est proche de 0,5. Dans ces cas-ci, seuls les deux premiers paramètres

caractéristiques C et b sont nécessaires. Pour un grand nombre d'autres composants, m variera

largement. Dans ces cas-là, il est nécessaire de déterminer C, b et m.

Plusieurs modifications du dispositif d'essai ont été effectuées pour résoudre les violations apparentes

de la théorie de l'écoulement des fluides compressibles. Parmi celles-ci se trouvent les tubes de mesure

de pression d'alimentation dont le diamètre est plus grand pour satisfaire aux hypothèses de vitesse

d'admission négligeable de l'élément soumis à essai et pour permettre de mesurer directement

la pression d’arrêt d'alimentation. Les tubes de sortie dont le diamètre plus grand permettent la

mesure directe de la pression d’arrêt aval afin de mieux prendre en compte les différents modèles de

composants. La différence entre la pression d’arrêt en amont et en aval d'un composant se traduit par

une perte d'énergie de pression.

On peut utiliser l'ISO 6358-3 pour calculer sans effectuer de mesure une estimation des caractéristiques

de débit global d'un assemblage de composants et de tuyauterie, en utilisant les caractéristiques de

chaque composant et tuyauterie déterminées conformément au présent document ou à l'ISO 6358-1.

Les méthodes d’essai de décharge et de charge données dans le présent document possèdent, par

rapport à celle indiquée dans l’ISO 6358-1, les avantages suivants:
a) une source d’air à forte capacité de débit n’est pas nécessaire;

b) les composants à grandes capacités de débit peuvent être soumis à essai plus facilement;

1) Norme annulée.
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ISO 6358-2:2019(F)
c) la consommation d'énergie est réduite au minimum; et

d) la durée de l'essai est raccourcie pendant les essais de charge et de décharge et le niveau de bruit

est diminué pendant l'essai de charge.

Il convient de noter que les caractéristiques de performances mesurées conformément à la présente

édition de la série ISO 6358 seront différentes de celles qui ont été mesurées selon l'ISO 6358:1989.

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NORME INTERNATIONALE ISO 6358-2:2019(F)
Transmissions pneumatiques — Détermination des
caractéristiques de débit des composants traversés par un
fluide compressible —
Partie 2:
Méthodes d'essai alternatives
1 Domaine d'application

Le présent document spécifie des méthodes d'essai de décharge et de charge en tant que méthodes

alternatives pour l'essai des composants de transmissions pneumatiques utilisant des fluides

compressibles, c'est-à-dire des gaz, et ayant des voies d’écoulement interne de taille fixe ou variable,

pour déterminer leurs caractéristiques de débit. Toutefois, la présente partie de l’ISO 6358 ne s’applique

pas aux composants dont le coefficient de débit est instable pendant leur fonctionnement, c'est-à-dire

ceux présentant un comportement avec hystérésis significatif (car ils peuvent contenir des pièces

flexibles qui se déforment sous l'écoulement) ou un phénomène de boucle de retour interne (tels que les

régulateurs) ni aux composants ayant une pression d’ouverture, tels que les clapets anti-retour et les

vannes d’échappement rapide. De plus, elle ne s'applique pas aux composants qui échangent de l'énergie

avec le fluide au cours de la mesure de débit, par exemple vérins, accumulateurs.

NOTE Le présent document ne fournit pas de méthode pour déterminer si un composant a un comportement

hystérétique; l'ISO 6358-1 fournit une telle méthode.

Le Tableau 1 présente un résumé des parties de la série ISO 6358 pouvant être appliquées à différents

composants.
Tableau 1 — Application des méthodes d'essai de la série ISO 6358 aux composants
Essai de pression Essai de pression
amont constante amont variable
ISO 6358-1
Composants
ISO 6358-2 ISO 6358-1 ISO 6358-2
Essai à pres-
Essai Essai à pression Essai de
sion amont
de charge amont variable décharge
constante
Groupe 1 Distributeurs de commande Oui Oui Oui Oui
directionnelle
Réducteurs de débit Oui Oui Oui Oui
Connecteurs Oui Oui Oui Oui
Distributeurs à clapets Oui Oui Oui Oui
Groupe de composants Oui Oui Oui Oui
Groupe 2 Filtres et lubrificateurs Oui Non Non Non
Clapets anti-retour Oui Non Non Non
Vannes d'échappement rapide Oui Non Non Non
Tubes et tuyaux Oui Non Non Non
Groupe 3 Silencieux et silencieux à Non Non Oui Oui
filtre à coalescence
Buses ou pistolets de soufflage Non Non Oui Oui
Fonds de vérin Non Non Oui Oui
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ISO 6358-2:2019(F)

L'essai de charge ne peut pas être effectué sur des composants ne comportant pas de connexion

d'échappement.

Le présent document spécifie les exigences de l'installation d'essai, du mode opératoire d'essai et de la

présentation des résultats.

L'évaluation des incertitudes de mesure est décrite à l'Annexe A. Les exigences pour une méthode d’essai

de détermination du volume du réservoir isotherme sont données à l'Annexe B. Les caractéristiques

des réservoirs isothermes sont données à l'Annexe C. La méthodologie d’essai pour déterminer la

performance isotherme sont données à l'Annexe D. Les équations de calcul des caractéristiques sont

explicitées à l'Annexe E. Le calcul des caractéristiques de débit, proprement dit, est donné à l'Annexe F.

2 Références normatives

Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des

exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les

références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels

amendements).

ISO 1219-1, Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Symboles graphiques et schémas de circuit —

Partie 1: Symboles graphiques en emploi conventionnel et informatisé
ISO 5598, Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Vocabulaire

ISO 6358-1, Transmissions pneumatiques — Détermination des caractéristiques de débit des composants

traversés par un fluide compressible — Partie 1: Règles générales et méthodes d'essai en régime stationnaire

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 5598, l’ISO 6358-1

ainsi que les suivants s'appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à http:// www .electropedia .org/
4 Symboles et unité

4.1 Les symboles et unités doivent être conformes à l’ISO 6358-1, et au Tableau 2.

Tableau 2 — Symboles et unités
Unités pra-
Référence Description Symbole Dimension Unités SI
tiques
5.5.2 Temps t T s s
3 3 3
5.4.3 Volume de réservoir V L m dm
T = temps; L = longueur.
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4.2 Les chiffres utilisés en indice des symboles doivent être conformes à l’ISO 6358-1, et au Tableau 3.

Tableau 3 — Indices
Indice Signification
3 Conditions
du réservoir

4.3 Les symboles graphiques utilisés aux Figures 1 et 2 sont conformes à l’ISO 1219-1.

5 Installation d'essai

AVERTISSEMENT — Les Figures 1 et 2 représentent des circuits de base ne comportant pas tous

les composants de sécurité nécessaires pour protéger des dommages en cas de défaillance d’un

composant. Il est important que les responsables des essais apportent l’attention nécessaire à la

sécurité du personnel et de l’équipement.
5.1 Circuit d'essai pour essai de décharge

Un circuit d’essai approprié tel que présenté à la Figure 1 doit être utilisé pour l'essai de décharge.

Voir 5.3.5.
NOTE Voir le Tableau 4 pour la légende des composants du circuit d’essai.
Figure 1 — Circuit d’essai pour essai de décharge
5.2 Circuit d'essai pour essai de charge

Un circuit d’essai approprié tel que présenté à la Figure 2 doit être utilisé pour l'essai de charge.

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NOTE Voir le Tableau 4 pour la légende des composants du circuit d’essai.
Figure 2 — Circuit d’essai pour essai de charge

Tableau 4 — Légende des composants des circuits d’essai présentés aux Figures 1 et 2

Paragraphe
Référence
ou alinéa Description Exigences supplémentaires
numérique
concerné
5.3.2 Source de gaz comprimé et filtre
pour essai de décharge
- Régulateur de pression réglable
pour essai de décharge
3 - Vanne d’isolement
4 5.4 Réservoir
- Instrument de mesure de la tempé-
rature
6 5.3.7 Tube de mesure de pression amont
7 5.3.7 Connecteur de transition amont
8 - Composant soumis à essai
9 5.3.7 Connecteur de transition aval
10 5.3.7 Tube de mesure de pression aval
11 5.3.10 Capteur de pression
12 5.3.10 Capteur de pression

13 5.3.4 et 5.3.9 Électrovanne (facultative) La conductance sonique de cette électrovanne

doit être environ quatre fois plus grande que
celle de l’élément soumis à essai.
14 - Baromètre
15 - Enregistreur numérique
16 5.3.10 Capteur de pression
- Orifice d'aspiration
pour essai de charge
18 - Pompe à vide pour essai de charge
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5.3 Exigences générales

5.3.1 Le composant soumis à essai doit être installé et fonctionner dans le circuit d’essai, conformément

aux instructions de fonctionnement du fabricant.

5.3.2 Pour l'essai de décharge, un filtre doit être installé permettant de respecter les exigences de

filtration spécifié par le fabricant du composant soumis à essai.

5.3.3 Une installation d’essai doit être réalisée à partir des éléments énumérés au Tableau 4. Les

éléments 1 à 8, 11 et 14 à 16 sont nécessaires pour l'essai de décharge. Les éléments 3 à 12 et 14 à 18

sont nécessaires pour l'essai de charge.

5.3.4 Si le composant soumis à essai ne possède pas de mécanisme de contrôle permettant de changer

sa position, installer une électrovanne (élément 13) en amont du tube de mesure de pression (élément 6)

pour démarrer l'essai.

5.3.5 Les éléments 9,10 et 12 ne sont pas nécessaires pour l'essai de décharge lorsque le composant

soumis à essai ne comporte pas d'orifice aval. Voir les instructions particulières en 6.2.3.3.

5.3.6 La distance entre le réservoir (élément 4) et le tube de mesure de pression amont (élément 6)

pour l'essai de décharge, ou entre le réservoir (élément 4) et le tube de mesure de pression aval

(élément 10) pour l'essai de charge, doit être aussi courte que possible. Les volumes de tous les

composants et tuyauteries aux Figures 1 et 2 entre les éléments 3 et 13 (si l'élément 13 est utilisé)

ou entre les éléments 3 et 8 (si l'élément 13 n’est pas utilisé) doivent être ajoutés dans le volume du

réservoir.

5.3.7 Les tubes de mesure de pression (éléments 6 et 10) et les connecteurs de transition (éléments 7

et 9) doivent être conformes à l'ISO 6358-1. Il n’est pas nécessaire de mesurer la température dans les

tubes de mesure de pression, car la température est mesurée dans le réservoir.

5.3.8 Pour tous les emplacements où du liquide peut s'accumuler, l'installation d'un dispositif de

drainage est recommandée.

5.3.9 Le temps de basculement de l'électrovanne (élément 13) doit être suffisamment court pour

limiter le temps de transition au début de l'enregistrement des données d'essai.

5.3.10 Lors du raccordement des appareils de mesure de la pression, le volume mort doit être limité

dans la mesure du possible, cela pour éviter des temps de réponse longs, des retards et des déphasages

pour les mesures.
5.4 Exigences pour le réservoir (élément 4)
5.4.1 Structure

Le réservoir doit avoir la structure adaptée présentée à la Figure 3 et comporter les composants

énumérés au Tableau 5. Les dimensions de l’orifice d’écoulement doivent se conformer à celles données

au Tableau 6.

Il convient que le rapport entre la hauteur du réservoir et son diamètre ne dépasse pas 2:1.

La jonction de l’orifice d’écoulement avec la surface interne du réservoir doit être de forme convergente

afin d’éviter toute perte de charge. Les dimensions et l'agencement des orifices de connexion autres que

l’orifice d’écoulement sont déterminés par l’opérateur de l’essai.
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Légende
Orifices de mesure (température et pression)
Orifice de la source
Orifice d’écoulement
Figure 3 — Structure du réservoir
Tableau 5 — Légende des composants du réservoir
Référence numérique Description Commentaires
1 Couvercle
2 Corps du réservoir
3 Garniture d’étanchéité
4 Attache de bride (écrou et boulon) Six unités ou plus, uniformément réparties
5 Filet métallique Voir 5.4.2.
6 Matériau de remplissage Voir 5.4.2.
7 Purge
Tableau 6 — Taille de filetage de l’orifice d’écoulement
Volume du réservoir, V,
Taille de filetage
en m
V ≤ 0,0025 G 1/8
0,0025 < V ≤ 0,0063 G 1/4
0,0063 < V ≤ 0,014 G 3/8
0,014 < V ≤ 0,032 G 1/2
0,032 < V ≤ 0,066 G 3/4
0,066 < V ≤ 0,100 G 1
0,100 < V ≤ 0,190 G 1 1/4
0,190 < V ≤ 0,310 G 1 1/2
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Tableau 6 (suite)
Volume du réservoir, V,
Taille de filetage
en m
0,310 < V ≤ 0,510 G 2
0,510 < V ≤ 0,730 G 2 1/2
0,730 < V ≤ 1,100 G 3
5.4.2 Matériau de remplissage

Le matériau de remplissage destiné à limiter les variations de température de l’air doit être résistant

à la corrosion et à la pression et doit être réparti uniformément dans le réservoir. Si le matériau de

−5 −5

remplissage est constitué de fils de cuivre, des fils d'un diamètre équivalent de 3 × 10 m à 5 × 10 m

2 3
doivent remplir le réservoir avec une densité de 3 × 10 kg/m .

NOTE Le diamètre équivalent est le diamètre d’une aire en section transversale de forme non circulaire

considérée équivalente au diamètre d’une aire en section transversale de forme circulaire.

Le matériau de remplissage doit être enveloppé dans un filet métallique afin de l’empêcher de sortir par

l’orifice d’écoulement. Il est souhaitable que le matériau de remplissage soit soutenu par une structure

adaptée afin d'éviter qu'il ne s'aplatisse au fond du réservoir. D'autres informations sont données à

l'Annexe C.
5.4.3 Volume

Il convient que le volume du réservoir, V, en m soit calculé au moyen de la Formule (1):

VC≥×510 (1)

où C est la conductance sonique estimée du composant soumis à essai, en m /(s∙Pa)(ANR)

NOTE 1 Le volume du réservoir est la valeur nette obtenue en soustrayant le volume du matériau de

remplissage du volume du réservoir d'air vide.

NOTE 2 La méthode d'essai pour déterminer le volume du réservoir est indiquée à l'Annexe B.

5.5 Exigences particulières

5.5.1 Les exigences particulières données dans l’ISO 6358-1:2013, 5.6, s’appliquent au présent

document.

5.5.2 L’enregistreur numérique doit être réglé avec une période d'échantillonnage conforme à la

Formule (2) ou (3). Approximativement 1000 points de valeur de pression devraient être obtenus

pendant les essais de décharge ou de charge lors de la variation principale de la pression p du réservoir.

Ces critères ont une incidence sur les calculs effectués en 6.3.
— Pour les essais de décharge:
Δt≈×25, 10 (2)
— Pour les essais de charge:
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Δt≈×15, 10 (3)
Δt est la période d'échantillonnage, en s;

C est la conductance sonique estimée du composant soumis à essai, en m /(s∙Pa)(ANR);

V est le volume du réservoir, en m .

5.5.3 Si le nombre de points de données de pression enregistrés pendant la variation principale de la

pression p du réservoir lors
...

Questions, Comments and Discussion

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