Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components using compressible fluids — Part 1: General rules and test methods for steady-state flow

ISO 6358-1:2013 specifies a steady-state method for testing pneumatic fluid power components that use compressible fluids, i.e. gases, and that have internal flow paths that can be either fixed or variable in size, to determine their flow-rate characteristics. ISO 6358-1:2013 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). In addition, it does not apply to components that exchange energy with the fluid during flow-rate measurement, e.g. cylinders, accumulators, etc. ISO 6358-1:2013 specifies requirements for the test installation, the test procedure, and the presentation of results for the steady-state method.

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

L'ISO 6358-1:2013 spécifie une méthode d'essai en régime établi 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, l'ISO 6358-1:2013 ne s'applique pas aux composants dont le coefficient de débit est instable pendant leur utilisation, c'est-à-dire les composants présentant un comportement avec des hystérésis remarquables (composants pouvant contenir des parties flexibles se déformant à l'écoulement) ou présentant un phénomène de boucle de retour interne (tels que les régulateurs). 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, etc. L'ISO 6358-1:2013 spécifie les exigences relatives à l'installation d'essai, la procédure d'essai et la présentation des résultats de méthode d'essai pour débit constant.

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Published
Publication Date
13-May-2013
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Completion Date
25-Oct-2022
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ISO 6358-1:2013 - Pneumatic fluid power -- Determination of flow-rate characteristics of components using compressible fluids
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ISO 6358-1:2013 - Transmissions pneumatiques -- Détermination des caractéristiques de débit des composants traversés par un fluide compressible
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Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6358-1
First edition
2013-05-15
Pneumatic fluid power —
Determination of flow-rate
characteristics of components using
compressible fluids —
Part 1:
General rules and test methods for
steady-state flow
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
Reference number
ISO 6358-1:2013(E)
©
ISO 2013

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ISO 6358-1:2013(E)

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Published in Switzerland
ii © ISO 2013 – All rights reserved

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ISO 6358-1:2013(E)

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 2
3.1 Terms and definitions related to pressures . 2
3.2 Terms and definitions related to temperature . 2
3.3 Terms and definitions related to flow . 3
3.4 Terms and definitions related to flow-rate characteristics . 3
3.5 Miscellaneous terms and definitions . 4
4 Symbols and units . 4
5 Test installation . 5
5.1 Test circuit for constant upstream pressure test . 5
5.2 Test circuit for variable upstream pressure test . 6
5.3 General requirements . 7
5.4 Pressure-measuring tubes (items 6 and 10) . 7
5.5 Transition connectors (items 7 and 9) . 9
5.6 Special requirements .12
6 Test procedures .13
6.1 Test conditions .13
6.2 Measuring procedures .14
6.3 Calculation of characteristics .16
7 Presentation of test results .18
8 Identification statement (reference to this part of ISO 6358) .19
Annex A (normative) Alternative test procedure .20
Annex B (informative) Flowmeter calibration .23
Annex C (informative) Evaluation of measurement uncertainty .25
Annex D (informative) Observations on error in test results .30
Annex E (informative) Equations and graphical representations of flow-rate characteristics .41
Annex F (informative) Use of practical units .46
Annex G (informative) Results of testing performed on commercially available
pneumatic components .47
Annex H (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 .57
Bibliography .61
© ISO 2013 – All rights reserved iii

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ISO 6358-1:2013(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International
Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 6358-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 131, Fluid power systems, Subcommittee SC 5,
Control products and components.
This first edition of ISO 6358-1, together with ISO 6358-2 and ISO 6358-3, cancels and replaces
ISO 6358:1989, which has been technically revised. However, ISO 6358-2 and ISO 6358-3 are new
standards whose scopes were not included in ISO 6358:1989.
ISO 6358 consists of the following parts, under the general title Pneumatic fluid power — Determination
of flow-rate characteristics of components using compressible fluid:
Part 1: General rules and test methods for steady-state flow
Part 2: Alternative test methods
The following parts are under preparation:
— Part 3: Method for calculating steady-state flow-rate characteristics of assemblies
iv © ISO 2013 – All rights reserved

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ISO 6358-1:2013(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
c
and subsonic flow regions.
This part of ISO 6358 describes a set of four 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 varies widely. In
these cases, it is necessary to determine C, b, and m.
The parameter Δp is the cracking pressure. This parameter is used only for pneumatic components
c
that open with increasing upstream pressure, such as non-return (check) valves or one-way flow
control valves.
Several changes to the test equipment were made to overcome apparent violations of the theory
of compressible fluid flow. This includes 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.
For testing a component with a large nominal bore, to shorten testing time or to reduce energy
consumption, it is desirable to apply the methods specified in ISO 6358-2, which covers a discharge test
and a charge test as alternative test methods.
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 part of ISO 6358 or ISO 6358-2.
It should be noted that performance characteristics measured in accordance with this edition of ISO 6358
differ from those measured in accordance with ISO 6358:1989.
© ISO 2013 – All rights reserved v

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 6358-1:2013(E)
Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate
characteristics of components using compressible fluids —
Part 1:
General rules and test methods for steady-state flow
1 Scope
This part of ISO 6358 specifies a steady-state method for testing pneumatic fluid power components that
use compressible fluids, i.e. gases, and that have internal flow paths that can be either fixed or variable
in size, to determine their flow-rate characteristics. However, this part of ISO 6358 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). In addition, it does not apply to components that
exchange energy with the fluid during flow-rate measurement, e.g. cylinders, accumulators, etc.
Table 1 provides a summary of which parts of ISO 6358 can be applied to various components.
Table 1 — Application of ISO 6358 test methods to components
Constant Variable
upstream pressure test upstream pressure test
ISO 6358-1 ISO 6358-1
Components
constant ISO 6358-2 variable ISO 6358-2 dis-
upstream charge test upstream pres- charge test
pressure test sure 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
Tubes and hoses yes no no no
Group 3 Silencers and exhaust
no no yes yes
oil mist separators
Blow nozzles no no yes yes
Quick-exhaust valves no no yes yes
Cylinder end heads no no yes yes
This part of ISO 6358 specifies requirements for the test installation, the test procedure, and the
presentation of results for the steady-state method.
This part of ISO 6358 includes several test procedures, including the one described in Annex A, which
is from ISO 6358:1989. Flowmeter calibration is described in Annex B. Evaluation of measurement
uncertainties is described in Annex C. Observations of the error in the test results are described in
Annex D. Equations and graphical representations of flow-rate characteristics are given in Annex E.
Guidance on the use of practical units for the presentation of results is given in Annex F. Test results
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ISO 6358-1:2013(E)

using commercially available pneumatic components are given in Annex G. Guidance on calculating the
flow-rate characteristics is given in Annex H.
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 228-1, Pipe threads where pressure-tight joints are not made on the threads — Part 1: Dimensions,
tolerances and designation
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 8778, Pneumatic fluid power — Standard reference atmosphere
ISO 14743:2004, Pneumatic fluid power — Push-in connectors for thermoplastic tubes
ISO 16030, Pneumatic fluid power — Connections — Ports and stud ends
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5598 and the following apply.
The terms and definitions given in 3.1 through 3.3 are those for which it seems useful to emphasize the
meaning. The terms and definitions in 3.4 and 3.5 are given for the purposes of this part of ISO 6358.
3.1 Terms and definitions related to pressures
3.1.1
static pressure
pressure measured perpendicularly to the flow direction without influence of disturbances
Note 1 to entry: Static pressure can be measured by connecting a pressure-measuring device to a pressure-
tapping mounting in a wall.
3.1.2
stagnation pressure
pressure that would exist in a flowing gas stream if the stream were brought to rest by an isentropic process
Note 1 to entry: In this part of ISO 6358, the static pressure measured in the pressure-measuring tubes is
effectively the stagnation pressure within 6 %.
3.2 Terms and definitions related to temperature
3.2.1
static temperature
temperature that would be measured by a device that moves with the flowing gas at its velocity
3.2.2
stagnation temperature
temperature that would exist in a flowing gas stream if the stream were brought to rest by an
isentropic process
Note 1 to entry: In this part of ISO 6358, the temperature measured in the pressure-measuring tubes with
either an immersed temperature probe or a probe in the side wall of the tube is effectively the stagnation
temperature within 1 %.
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ISO 6358-1:2013(E)

3.3 Terms and definitions related to flow
3.3.1
choked flow
flow whose velocity is equal to the local speed of sound in at least one section of the component, which
means that the Mach number equals 1
Note 1 to entry: In this condition, the mass flow rate of the gas is proportional to the upstream pressure, p , and
1
independent of the downstream pressure, p .
2
3.3.2
subsonic flow
flow whose velocity is lower than the local speed of sound, that is, whose Mach number is below 1, in
every section of the component
Note 1 to entry: In this condition, the mass flow rate of the gas is dependent on the upstream and downstream pressures.
3.4 Terms and definitions related to flow-rate characteristics
3.4.1
conductance, C
e
measure of the ability of a pneumatic component or piping to conduct gas flow
Note 1 to entry: The conductance of a pneumatic component can be determined from
the amount of flow at conditions of standard reference atmosphere, from the stagnation
pressure and stagnation temperature ratio generating the flow, as described by the formula:
q T q T
v 1 m 1
C ==
e
p T ρ p T
1 0 01 0
3.4.2
sonic conductance, C
conductance in the choked flow region
3.4.3
conductance ratio
ratio of the conductance to the sonic conductance
Note 1 to entry: The conductance ratio, C /C, is less than or equal to 1.
e
3.4.4
critical back-pressure ratio, b
ratio of the downstream stagnation pressure to the upstream stagnation pressure when the mass flow
rate of the gas through the component or piping just reaches the choked flow region of the flow-rate or
conductance curve
3.4.5
subsonic index, m
exponential index for expressing the characteristic function of the mass flow rate in the subsonic flow
region of the flow-rate or conductance curve
3.4.6
cracking pressure, Δp
c
differential pressure between upstream and downstream pressures required for the mass flow rate to
be greater than the lowest practical ratio of q /q *
m m
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ISO 6358-1:2013(E)

3.4.7
pressure dependence coefficient, K
p
ratio by which sonic conductance is affected by upstream pressure
Note 1 to entry: See Formula (3).
3.5 Miscellaneous terms and definitions
3.5.1
pressure-measuring tube
tube with a defined inside diameter and with pressure-tapping holes for measuring the pressure
perpendicular to the direction of flow
3.5.2
transition connector
connector with tapered passage for connecting the ports of the component under test to a pressure-
measuring tube
3.5.3
variable internal flow path
flow path whose size depends on the pressure difference between the component’s inlet port and outlet
port (e.g. that caused by a spring-loaded poppet seal)
4 Symbols and units
4.1 The symbols and units used throughout this part of ISO 6358 shall be in accordance with Table 2.
Table 2 — Symbols and units
a b
Reference Description Symbol Dimension SI unit
3.4.3 Critical back-pressure ratio b pure number –
4 −1 3
3.4.2 Conductance C L TM m /(s·Pa)(ANR)
e
4 −1 3
3.4.2 Sonic conductance C L TM m /(s·Pa)(ANR)
3.4.4 Subsonic index m pure number –
−1 −2 c
- Absolute stagnation pressure p ML T Pa
−1
- Mass flow rate q MT kg/s
m
3 −1 3
- Volume flow rate at standard reference atmos- q L T m /s(ANR)
v
phere
2 −2 −1
- Gas constant (for a perfect gas) R L T Θ J/(kg·K)
- Absolute stagnation temperature T Θ K
−1 −2 c
3.4.5 Cracking pressure Δp ML T Pa
c
−1 2 −1
3.4.7 Pressure dependence coefficient K M LT Pa
p
−3 3
- Mass density ρ ML kg/m
a
M = mass; L = length; T = time; Θ = temperature.
b
The use of practical units for the presentation of results is described in Annex F.
c 2
1 Pa = 1 N/m .
4.2 The numerals used as subscripts and the asterisk (*) used as a superscript to the symbols listed in
Table 2 shall be used as specified in Table 3.
4 © ISO 2013 – All rights reserved

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ISO 6358-1:2013(E)

Table 3 — Subscripts and superscripts
Superscript Subscript Meaning
0 Conditions of standard reference atmosphere defined in ISO 8778, i.e.:
T0 = 293,15 K
a
p0 = 100 kPa (1 bar )
3
ρ0 = 1,185 kg/m
65 % relative humidity
1 Upstream conditions
2 Downstream conditions
* Conditions during choked flow tests
a 2
1 bar = 100 kPa = 0,1 MPa; 1 Pa = 1 N/m .
4.3 The graphic symbols used in Figures 1 and 2 are in accordance with ISO 1219-1.
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 constant upstream pressure test
5.1.1 If pressure-measuring tubes can be connected on the upstream and downstream sides of the
component under test, a suitable test circuit as shown in Figure 1 shall be used.
1 2 3 4 5 11 6 7 8 12’ 9 10 13 4’
12

14

NOTE See Table 4 for the key to test circuit components.
Figure 1 — Test circuit for constant upstream pressure test
5.1.2 An alternative to this test circuit is shown in Figure A.1.
© ISO 2013 – All rights reserved 5

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ISO 6358-1:2013(E)

5.2 Test circuit for variable upstream pressure test
If the component under test has a connecting port on its downstream side, a suitable test circuit as
shown in Figure 2 shall be used. If the component does not have a connecting port on its downstream
side (such as a silencer), see 5.3.4 for more information.
1 6 9
2 3 4 5 11 7 8 12’ 12 10 4’

14

NOTE See Table 4 for the key to test circuit components.
Figure 2 — Test circuit for variable upstream pressure test
Table 4 — Key to test circuit components shown in Figures 1 and 2
Relevant
Key item Additional recommendations
subclause or Description
number and requirements
paragraph
1 5.3.2 Compressed gas source and filter
2 - Adjustable pressure regulator
3 - Shut-off valve Preferably with a straight flow path
4 - Flow-rate measuring device May also be placed in position 4’ [i.e.
downstream of the downstream pres-
sure-measuring tube (item 10)]
5 - Temperature-measuring instrument Sensor located on axis of the upstream
pressure-measuring tube (item 6). See
5.4.2 and 5.4.3.
6 5.4 Upstream pressure-measuring tube
7 5.5 Upstream transition connector Attached to the pressure-measuring
tube and component under test
8 - Component under test
9 5.5 Downstream transition connector Attached to the pressure-measuring
tube and component under test
10 5.4 Downstream pressure-measuring tube
11 - Upstream pressure gauge or transducer
12 - Downstream pressure gauge or trans- A differential pressure gauge or trans-
ducer ducer, 12’, may be used as an alternative.
a
As an option, a set of push-in connectors may also be used.
6 © ISO 2013 – All rights reserved

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ISO 6358-1:2013(E)

Table 4 (continued)
Relevant
Key item Additional recommendations
subclause or Description
number and requirements
paragraph
13 - Flow control valve The sonic conductance of this flow
control valve shall be about four times
larger than that of the component under
test.
14 - Barometer
a
15 5.6.3 Nipple Not shown in Figures 1 and 2; see Fig-
ure 7.
a
16 5.6.3 Close nipple Not shown in Figures 1 and 2; see Fig-
ure 7.
a
As an option, a set of push-in connectors may also be used.
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 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 setup shall be constructed from the items listed in Table 4, except that item 13 is not
required for the variable upstream pressure test.
5.3.4 Items 9, 10, and 12 are not required for the variable upstream pressure test when the component
under test does not have a downstream port.
5.3.5 All connections for pressure measurement shall be arranged so that entrained liquid cannot be
trapped or retained; a drain may be provided at any locations where liquid collects.
5.3.6 The inlet connector of the upstream pressure-measuring tube shall have a gradual profile to avoid
disturbance of the flow.
5.3.7 Calibrate the flowmeter (see Annex B for information) before conducting the test. For tests
conducted to determine or verify catalogue data, the flowmeter shall have been calibrated in accordance
with the best practices of the laboratory.
5.3.8 Perform a dead weight test of the pressure measuring instrumentation at least annually.
5.3.9 Instrumentation in a circuit should not be located where vibration can affect its accuracy.
5.4 Pressure-measuring tubes (items 6 and 10)
5.4.1 Pressure-measuring tubes that conform to Figure 3 shall be used. Typical dimensions of the
pressure-measuring tubes are also specified in Table 5. The tube shall be straight, with a smooth, circular
internal surface, and a constant diameter throughout its length. The longitudinal centreline of the tube
shall intersect with the centreline of the holes, and the centreline of the holes shall be normal to the
longitudinal centreline. The junction of the hole with the internal surface of the tube shall have a sharp
edge and be free from burrs. There shall be no obstruction or branch connection other than those specified.
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ISO 6358-1:2013(E)

Key
1 end that connects to transition connector
2 pressure-tapping hole
3 optional temperature-tapping hole (may be deleted for the downstream pressure-measuring tube, or if a
different upstream location is used)
Figure 3 — Pressure-measuring tube
Table 5 — Typical dimensions of pressure-measuring tubes
Dimensions in millimetres
c b
d d L L
1 3 1 3
a b b
T d L
2 2 2
min. nom. tol. nom. tol. nom. tol.
–0,040 0 0
G 1/8 6 14,5 8 5,5 1 7,5
–0,076 –0,2 –0,4
–0,050 0 0
G 1/4 9 18,5 11 6,5 1,5 9,5
–0,093 –0,4 –0,4
–0,050 0 0
G 3/8 12,5 22,5 14,5 7,5 1,5 10,5
–0,093 –0,4 –0,4
–0,050 0 0
G 1/2 16 26,5 18 9 1,5 12
–0,093 –0,4 –0,4
–0,065 0 0
G 3/4 22 32,5 24 10,5 1,5 13,5
–0,117 –0,4 –0,4
–0,065 0 0
G 1 28 39 30 11,5 1,5 14,5
–0,117 –0,4 –0,4
–0,080 0 0
G 1 1/4 36 49 38 16,5 2,5 21,5
–0,142 –0,4 –0,4
–0,080 0 0
G 1 1/2 42 55 44,5 17,5 2,5 22,5
–0,142 –0,4 –0,4
a
G threads in accordance with ISO 228-1.
b
G thread length L and dimensions d and L in accordance with ISO 16030.
1 2 2
c
Limit deviations of tolerance class d in accordance with ISO 286-2.
9
8 © ISO 2013 – All rights reserved

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ISO 6358-1:2013(E)

Table 5 (continued)
c b
d d L L
1 3 1 3
a b b
T d L
2 2 2
min. nom. tol. nom. tol. nom. tol.
–0,100 0 0
G 2 53 68 56 19,5 2,5 24,5
–0,174 –0,4 –0,4
–0,100 0 0
G 2 1/2 68 80 72 23 3 29
–0,174 –0,4 –0,4
–0,120 0 0
G 3 81 91 84,5 25,5 3 31.5
–0,207 –0,4
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 6358-1
Première édition
2013-05-15
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
Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics
of components using compressible fluids —
Part 1: General rules and test methods for steady-state flow
Numéro de référence
ISO 6358-1:2013(F)
©
ISO 2013

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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
3.1 Termes et définitions concernant les pressions . 2
3.2 Termes et définitions concernant la température . 3
3.3 Termes et définitions concernant l’écoulement . 3
3.4 Termes et définitions concernant les caractéristiques de débit. 3
3.5 Termes et définitions divers . 4
4 Symboles et unités . 4
5 Installation d’essai . 5
5.1 Circuit d’essai pour l’essai de pression amont constante . 6
5.2 Circuit d’essai pour l’essai de pression amont variable . 6
5.3 Exigences générales . 7
5.4 Tubes de mesure de pression (éléments 6 et 10) . 8
5.5 Connecteurs de transition (éléments 7 et 9) . 9
5.6 Exigences particulières .13
6 Modes opératoires d’essai .14
6.1 Conditions d’essai .14
6.2 Modes opératoires de mesure .15
6.3 Calcul des caractéristiques .17
7 Présentation des résultats des essais .19
8 Mention d’identification (référence à la présente partie de l’ISO 6358) .20
Annexe A (normative) Autre mode opératoire d’essai .21
Annexe B (normative) Étalonnage du débitmètre .24
Annexe C (informative) Évaluation de l’incertitude de mesure .26
Annexe D (informative) Observations sur l’erreur dans les résultats d’essais .31
Annexe E (informative) Équations et représentations graphiques des caractéristiques de débit .41
Annexe F (informative) Utilisation d’unités pratiques .46
Annexe G (informative) Résultats de tests effectués sur des composants pneumatiquesdisponibles
dans le commerce .47
Annexe H (informative) Modes opératoires de calcul du rapport de contre-pression critique, b,et
de l’indice subsonique, m, par la méthode des moindres carrésen utilisant la fonction
«Solveur» de Microsoft Excel .57
Bibliographie .61
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ISO 6358-1:2013(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives
ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de
Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote.
Leur publication comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 6358-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 131, Transmissions hydrauliques et
pneumatiques, sous-comité SC 5, Appareils de régulation et de distribution et leurs composants.
Cette première édition de l’ISO 6358-1, ainsi que l’ISO 6358-2 et l’ISO 6358-3, annule et remplace
l’ISO 6358:1989, qui a fait l’objet d’une révision technique. Cependant, l’ISO 6358-2 et l’ISO 6358-3 sont
des nouvelles normes dont les champs d’application ne sont pas inclus dans l’ISO 6358:1989
L’ISO 6358 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général 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
— Partie 2: Méthodes d’essai alternatives
La partie suivante est en cours d’élaboration:
— Partie 3: Méthode de calcul des caractéristiques de débit des assemblages
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ISO 6358-1:2013(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 du gaz et il est donc nécessaire de définir et de déterminer les débits caractéristiques
décrivant leurs performances.
L’ISO 6358:1989 a été élaborée pour déterminer les caractéristiques de débit des soupapes pneumatiques,
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 de stagnation au lieu
de prendre en compte l’influence de la vitesse d’écoulement lors du mesurage des pressions.
L’expérience a montré qu’un grand nombre d’éléments de transmissions pneumatiques ont des
caractéristiques convergentes-divergentes qui ne sont pas bien représentées par le modèle de
l’ISO 6358:1989. De plus, de nouvelles avancées ont permis d’appliquer cette méthode à d’autres
composants que des éléments de transmissions pneumatiques. Toutefois, ceci nécessite d’utiliser
désormais quatre paramètres (C, b, m, et Δp ) pour définir les caractéristiques de débit dans les régions
c
d’écoulement à la fois sonique et subsonique.
La présente partie de l’ISO 6358 décrit un ensemble de quatre 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-pression 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 voie
d’écoulement fixe, m se répartit autour 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 varie
largement. Dans ces cas-là, il est nécessaire de déterminer C, b et m.
— Le paramètre Δp , est la pression d’ouverture. Ce paramètre est utilisé uniquement pour les
c
composants pneumatiques qui s’ouvrent avec une pression amont croissante, par exemple des
clapets anti-retour (contrôle) ou des distributeurs de débit monodirectionnels.
Plusieurs modifications du matériel 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’alimentation négligeable de l’élément soumis à essai et pour permettre de mesurer directement la
pression de stagnation d’alimentation. Les tubes de sortie dont le diamètre plus grand permettent la
mesure directe de la pression de stagnation aval afin de mieux prendre en compte les différents modèles
de composants. La différence entre la pression de stagnation en amont et en aval d’un composant se
traduit par une perte d’énergie de pression.
Pour soumettre à essai un composant avec un grand alésage nominal ou pour réduire le temps d’essai
ou la consommation d’énergie, il est souhaitable d’appliquer comme méthodes d’essai alternatives les
méthodes spécifiées dans l’ISO 6358-2, qui couvrent un essai de décharge et un essai de charge.
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 à la présente partie de l’ISO 6358 ou à
l’ISO 6358-2.
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ISO 6358-1:2013(F)

Il convient de noter que les caractéristiques de performances mesurées conformément à la présente
édition de l’ISO 6358 sont différentes de celles qui sont mesurées selon l’ISO 6358:1989.
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NORME INTERNATIONALE ISO 6358-1:2013(F)
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
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 6358 spécifie une méthode d’essai en régime établi 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 utilisation, c’est-à-dire les composants présentant un comportement avec des hystérésis
remarquables (composants pouvant contenir des parties flexibles se déformant à l’écoulement) ou
présentant un phénomène de boucle de retour interne (tels que les régulateurs). 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, etc.
Le Tableau 1 présente un résumé des parties de l’ISO 6358 pouvant s’appliquer aux différents composants.
Tableau 1 — Application des méthodes d’essai de l’ISO 6358 aux composants
Essai de pression Essai de pression
amont constante amont variable
ISO 6358-1
ISO 6358-1
Composants
Essai ISO 6358-2 ISO 6358-2
Essai
à pres- Essai Essai
à pression
sion amont de charge de décharge
amont variable
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
Tubes et tuyaux oui non non non
Groupe 3 Silencieux et silencieux à non non oui oui
filtre à coalescence
Buses ou pistolets de souf- non non oui oui
flage
Vannes d’échappement non non oui oui
rapide
Fonds de vérin non non oui oui
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La présente partie de l’ISO 6358 spécifie les exigences relatives à l’installation d’essai, la procédure
d’essai et la présentation des résultats de méthode d’essai pour débit constant.
La présente partie de l’ISO 6358 inclut plusieurs modes opératoires d’essai, incluant celui qui est décrit à
l’Annexe A, provenant de l’ISO 6358:1989. L’étalonnage du débitmètre est décrit à l’Annexe B. L’évaluation
des incertitudes de mesure est décrite à l’Annexe C. Les observations de l’erreur des résultats d’essais
sont décrites à l’Annexe D. Des équations et des représentations graphiques des caractéristiques de
débit sont fournies à l’Annexe E. Des lignes directrices relatives à l’utilisation d’unités pratiques pour
la présentation des résultats sont données à l’Annexe F. Des résultats d’essai sur des composants
pneumatiques disponibles dans le commerce sont donnés à l’Annexe G. Des lignes directrices concernant
le calcul des caractéristiques de débit sont données à l’Annexe H.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 228-1, Filetages de tuyauterie pour raccordement sans étanchéité dans le filet — Partie 1: Dimensions,
tolérances et désignation
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 8778, Transmissions pneumatiques — Atmosphère normalisée de référence
ISO 14743:2004, Transmissions pneumatiques — Raccords instantanés pour tubes thermoplastiques
ISO 16030, Transmissions pneumatiques — Raccordements — Orifices et éléments mâles
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. Les termes et définitions donnés de 3.1 à 3.3 sont ceux pour lesquels il semble
utile d’insister sur la signification. Les termes et définitions de 3.4 et du 3.5 sont donnés pour les besoins
de la présente partie de l’ISO 6358.
3.1 Termes et définitions concernant les pressions
3.1.1
pression statique
pression mesurée perpendiculairement au sens de l’écoulement, sans influence de perturbations
Note 1 à l’article: à l’article Une pression statique peut être mesurée en raccordant un dispositif de mesure
de la pression à une prise de pression dans une paroi.
3.1.2
pression de stagnation
pression qui existerait dans un courant de gaz d’écoulement si le courant était arrêté par un
processus isentropique
Note 1 à l’article: à l’article Dans la présente partie de l’ISO 6358, la pression statique mesurée dans les
tubes de mesures de pression est effectivement la pression de stagnation, à 6 % près.
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3.2 Termes et définitions concernant la température
3.2.1
température statique
température qui serait mesurée par un dispositif se déplaçant avec le gaz d’écoulement à la même vitesse
3.2.2
température de stagnation
température qui existerait dans un courant de gaz d’écoulement si le courant était arrêté par un
processus isentropique
Note 1 à l’article: à l’article Dans la présente partie de l’ISO 6358, la température mesurée dans les tubes
de mesure de pression avec une sonde de température immergée ou une sonde dans la paroi latérale du tube, est
effectivement la température de stagnation, à 1 % près.
3.3 Termes et définitions concernant l’écoulement
3.3.1
écoulement sonique
écoulement dont la vitesse est égale à la vitesse locale du son au moins dans une section du composant,
signifiant que le nombre de Mach est égal à 1
Note 1 à l’article: à l’article Dans ces conditions, le débit-masse du gaz est proportionnel à la pression amont,
p , et il est indépendant de la pression aval, p .
1 2
3.3.2
écoulement subsonique
écoulement dont la vitesse est inférieure à la vitesse locale du son, c’est-à-dire dont le nombre de Mach
est inférieur à 1, dans chaque section du composant
Note 1 à l’article: à l’article Dans ces conditions, le débit-masse du gaz dépend des pressions amont et aval.
3.4 Termes et définitions concernant les caractéristiques de débit
3.4.1
conductance, C
e
mesure de l’aptitude d’un composant ou tuyauterie pneumatique à conduire un écoulement de gaz
Note 1 à l’article: à l’article On peut déterminer la conductance d’un composant pneumatique d’après la
valeur de l’écoulement dans des conditions d’atmosphère de référence normale, d’après le rapport entre la pression
de stagnation et la température de stagnation générant l’écoulement, comme décrit par l’équation suivante.
q T q T
v 1 m 1
C ==
e
p T ρ p T
1 00 1 0
3.4.2
conductance sonique, C
conductance dans la région d’écoulement sonique
3.4.3
rapport de conductance
rapport entre la conductance et la conductance sonique
Note 1 à l’article: à l’article Le rapport de conductance, C /C, est inférieur ou égal à 1.
e
3.4.4
rapport de contre-pression critique, b
rapport entre la pression de stagnation aval et la pression de stagnation amont lorsque le débit-masse
du gaz traversant le composant ou la tuyauterie vient d’atteindre la région d’écoulement sonique de la
courbe de débit ou de conductance
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3.4.5
indice subsonique, m
indice exponentiel destiné à exprimer la fonction caractéristique du débit-masse dans la région
d’écoulement subsonique de la courbe de débit ou de conductance
3.4.6
pression d’ouverture, Δp
c
pression différentielle entre les pressions amont et aval, nécessaire pour que le débit-masse soit supérieur
au rapport pratique le plus bas de q /q *
m m
3.4.7
coefficient de dépendance par rapport à la pression, K
p
rapport selon lequel la conductance sonique est affectée par la pression amont
Note 1 à l’article: à l’article Voir Équation (3).
3.5 Termes et définitions divers
3.5.1
tube de mesure de pression
tube ayant un diamètre intérieur défini et avec des Orifice de prise de pression pour mesurer la pression
perpendiculaire au sens d’écoulement
3.5.2
connecteur de transition
connecteur avec transition de forme conique pour relier les orifices du composant soumis à essai au
tube de mesure de pression
3.5.3
chemin d’écoulement interne variable
chemin d’écoulement dont la taille dépend de la différence de pression entre l’orifice d’alimentation et
l’orifice de sortie du composant (par exemple produite par un joint de clapet à ressort)
4 Symboles et unités
4.1 Les symboles et unités utilisés dans la présente partie de l’ISO 6358 doivent être conformes au Tableau 2.
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Tableau 2 — Symboles et unités
a b
Référence Description Symbole Dimension Unité SI
3.4.3 Rapport de contre-pression critique b nombre simple –
4 −1 3
3.4.2 Conductance C L TM m /(s·Pa)(ANR)
e
4 −1 3
3.4.2 Conductance sonique C L TM m /(s·Pa)(ANR)
3.4.4 Indice subsonique m nombre simple –
−1 −2 c
— Pression de stagnation absolue p ML T Pa
−1
— Débit-masse q MT kg/s
m
3 −1 3
— Débit-volume ramené à l’atmosphère q L T m /s(ANR)
v
normale de référence
2 −2 −1
— Constante des gaz parfaits R L T Θ J/(kg·K)
— Température de stagnation absolue T Θ K
−1 −2 c
3.4.5 Pression d’ouverture Δp ML T Pa
c
-1 2 -1
3.4.7 Coefficient de dépendance K ML T Pa
p
par rapport à la pression
−3 3
— Masse volumique ρ ML kg/m
a
M = masse; L = longueur; T = temps; Θ = température.
b
L’emploi d’unités pratiques pour la présentation des résultats est décrit à l’Annexe F.
c 2
1 Pa = 1 N/m .
4.2 Les chiffres utilisés en indice et les astérisques (*) utilisés en exposant des symboles énumérés
dans le Tableau 2 doivent être utilisés comme spécifié dans le Tableau 3.
Tableau 3 — Indices et exposants
Exposant Indice Signification
0
 Conditions d’atmosphère normale de référence
définies dans l’ISO 8778, à savoir:
T = 293,15 K
0
3
ρ = 1,185 kg/m
0
a
p = 100 kPa (1 bar )
0
65 % d’humidité relative
1 Conditions amont
2 Conditions aval
* Conditions pendant les essais d’écoulement sonique
a 2
1 bar = 100 kPa = 0,1 MPa; 1 Pa = 1 N/m .
4.3 Les symboles graphiques utilisés sur les 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.
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5.1 Circuit d’essai pour l’essai de pression amont constante
5.1.1 Si les tubes de mesure de pression peuvent être raccordés en amont et en aval du composant
soumis à essai, un circuit d’essai approprié tels que présenté à la Figure 1 doit être utilisé.
6
1 2 3 4 5 11 7 8 12’ 9 10 13 4’
12

14

NOTE Voir le Tableau 4 pour la légende des composants du circuit d’essai.
Figure 1 — Circuit d’essai pour l’essai de pression amont constante
5.1.2 Une alternative à ce circuit d’essai est présentée en Figure A.1.
5.2 Circuit d’essai pour l’essai de pression amont variable
Si le composant soumis à essai comporte un orifice de raccordement sur son côté aval, un circuit d’essai
approprié tels que présenté à la Figure 2 doit être utilisé. Si le composant ne comporte pas d’orifice de
raccordement sur son côté aval (par exemple un silencieux), voir 5.3.4 pour de plus amples informations.
1 2 3 4 5 11 6 7 8 12’ 9 12 10 4’

14

NOTE Voir le Tableau 4 pour la légende des composants du circuit d’essai.
Figure 2 — Circuit d’essai pour l’essai de pression amont variable
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Tableau 4 — Légende des composants des circuits d’essai présentés sur les Figures 1 et 2
Paragraphe
Référence Recommandation et exigences com-
ou alinéa Description
numérique plémentaires
concerné
1 5.3.2 Source et filtre de gaz comprimé
2 — Régulateur de pression réglable
3 — Vanne d’isolement De préférence avec un trajet d’écoule-
ment rectiligne
4 — Dispositif de mesure du débit Peut également être placé en position 4’
[c’est-à-dire en aval du tube de mesure
de pression aval (élément 10)].
5 — Instrument de mesure de la tempéra- Capteur situé sur l’axe du tube de
ture mesure de pression amont (élément 6).
Voir 5.4.2 et 5.4.3.
6 5.4 Tube de mesure de pression amont
7 5.5 Connecteur de transition amont Fixé au tube de mesure de pression et au
composant soumis à essai
8 — Composant soumis à essai
9 5.5 Connecteur de transition aval Fixé au tube de mesure de pression et au
composant soumis à essai
10 5.4 Tube de mesure de pression aval
11 — Manomètre ou capteur de pression
amont
12 — Manomètre ou capteur de pression Un manomètre ou capteur de pression
aval différentiel, 12’, peut aussi être utilisé.
13 — Électrovanne La conductance sonique de cette électro-
vanne doit être environ quatre fois plus
grande que celle de l’élément soumis à
essai.
14 — Baromètre
a
15 5.6.3 Raccord N’est pas représenté aux Figures 1 et 2;
voir Figure 7.
a
16 5.6.3 Raccord de fermeture N’est pas représenté aux Figures 1 et 2;
voir Figure 7.
a
En option, un ensemble de raccords instantanés peut également être utilisé.
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 Un filtre, constituant un étalon de filtration spécifié par le fabricant du composant soumis à essai,
doit être installé.
5.3.3 Une installation d’essai doit être réalisée à partir des éléments énumérés au Tableau 4, sauf pour
l’élément 13 qui n’est pas nécessaire pour l’essai de pression amont variable.
5.3.4 Les éléments 9, 10 et 12 ne sont pas requis pour l’essai de pression amont variable lorsque le
composant soumis à essai ne comporte pas d’orifice aval.
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5.3.5 Tous les raccordements pour mesure de pression doivent être réalisés de sorte que le liquide
entraîné ne puisse être pas piégé ou retenu; un dispositif de purge peut être prévu à tout emplacement où
le liquide s’accumule.
5.3.6 Le connecteur d’alimentation du tube de mesure de pression a
...

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