ISO 6358-3:2014 空気圧流体出力—圧縮性流体を使用したコンポーネントの流量特性の決定—パート3:システムの定常状態の流量特性を計算する方法 | ページ 2

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

序文

ISO (国際標準化機構) は、各国の標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合です。国際規格の作成作業は、通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。 ISOと連携して、政府および非政府の国際機関もこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するすべての問題について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。

この文書の開発に使用された手順と、今後の維持のために意図された手順は、ISO/IEC 指令で説明されています。 1. 特に、さまざまなタイプの ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令の編集規則に従って作成されました。 2 ( www.iso.org/directives を参照)

このドキュメントの一部の要素が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。ドキュメントの開発中に特定された特許権の詳細は、序文および/または受信した特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)

このドキュメントで使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、保証を構成するものではありません。

適合性評価に関連する ISO 固有の用語および表現の意味に関する説明、および技術的貿易障壁 (TBT) における ISO の WTO 原則への準拠に関する情報については、次の URL を参照して ください 。

この文書を担当する委員会は、ISO/TC 131, 流体動力システム、小委員会 SC 5, 制御製品およびコンポーネントです。

この ISO 6358-3 の初版は、ISO 6358-1 および ISO 6358-2 とともに、技術的に改訂された ISO 6358:1989 を取り消して置き換えます。ただし、Part 2 と 3 は新しい規格であり、その範囲は ISO 6358:1989 には含まれていません。

ISO 6358 は、次の部分で構成されており、一般的なタイトルは「空気圧流体動力 - 圧縮性流体を使用したコンポーネントの流量特性の決定」です

  • Part 1: 定常流れの一般規則とテスト方法
  • Part 2: 代替テスト方法
  • Part 3 部: システムの定常流量特性の計算方法

序章

空気圧流体動力システムでは、回路内の圧力下のガスを介して動力が伝達および制御されます。このような回路を構成するコンポーネントは、本質的にガスの流れに対して抵抗性があるため、流量性能を表す特性を定義して決定する必要があります。

ISO 6358:1989 は、収束ノズルのモデルに基づいて、空気圧バルブの流量特性を決定する方法を指定しました。この方法には、2 つの特徴的なパラメーターが含まれていました。音速コンダクタンスCと臨界圧力比bであり、提案された流動挙動の数学的近似で使用されます。この結果は、チョーク (音速) 流から亜音速流までの空気圧バルブの流動性能を示しています。

多くの空圧式バルブは、ISO 6358:1989 モデルにうまく適合しない収束発散特性を持っていることが経験からわかっています。圧力測定に対する流速の影響を考慮するために、変更が必要でした。さらに、新しい開発により、この方法を空気圧バルブ以外の追加コンポーネントに適用できるようになりました。ただし、これには、チョーク (音速) 領域と亜音速領域の両方で流れの性能を定義するために、4 つのパラメーター ( Cbm 、およびΔpc ) を使用する必要があります。

ISO 6358 のこの部分では、テスト結果から決定された 4 つの流量特性パラメータのセットを使用します。これらのパラメータは次のように説明されており、優先度の高い順にリストされています。

  • 最大流量 (チョーク) に対応する音速コンダクタンスCは、最も重要なパラメーターです。このパラメーターは、上流の停滞条件によって定義されます。
  • チョーク流れと亜音速流れの間の境界を表す臨界背圧比bは、2 番目に重要です。その定義は、ここでは ISO 6358:1989 のものとは異なります。これは、上流の停滞圧に対する下流の停滞圧の比率に対応するためです。
  • 亜音速指数mは、亜音速の流れの挙動をより正確に表すために必要な場合に使用されます。固定流路 (つまり、圧力や流量によって変化しないもの) を持つコンポーネントの場合、 mは約 0.5 に分布します。これらの場合、最初の 2 つの特性パラメータCbだけが必要です。他の多くのコンポーネントでは、 mは大きく異なります。これらの場合、 Cb 、およびm を決定する必要があります。
  • パラメータΔpcはクラッキング圧力です。このパラメーターは、逆止 (チェック) バルブや一方向流量制御バルブなど、上流圧力の上昇に伴って開く空気圧コンポーネントにのみ使用されます。

圧縮性流体の流れの理論の明らかな違反を克服するために、試験装置にいくつかの変更が加えられました。これには、テスト中のアイテムへの無視できる入口速度の仮定を満たし、入口のよどみ圧力を直接測定できるようにする拡張された入口圧力測定チューブが含まれていました。拡張されたアウトレット チューブにより、下流の停滞圧力を直接測定して、さまざまなコンポーネント モデルに対応できるようになりました。コンポーネントの上流と下流のよどみ圧力の差は、圧力エネルギーの損失を意味します。

公称口径の大きい部品を試験する場合、試験時間の短縮やエネルギー消費の低減のために、ISO 6358-2 に規定された方法を適用することが望ましく、これには代替試験方法として放電試験と充電試験が含まれます。

ISO 6358 のこの部分は、コンポーネントと配管のシステムの全体的な流量特性の推定値を測定なしで計算するために使用できます。ほとんどの場合、コンポーネントの流量特性は、ISO 6358 のPart 1 またはPart 2 に従って決定されます。ただし、一部の成分の流量特性は、ISO 6358 で定義されている以外の流量係数で表現されています。ほぼ同等の流量特性を計算する計算式が示されています。

1 スコープ

ISO 6358 のこの部分は、既知の流量特性を持つコンポーネントと配管のシステムの全体的な流量特性を測定せずに推定する単純な数値技術を使用する方法を指定します。

ISO 6358 のこの部分で使用される式は、亜音速流れとチョーク流れの両方について、コンポーネントを通過する圧縮性流体の流れの挙動を記述しています。

チューブ、サイレンサー、またはフィルターのコンダクタンスは上流圧力の影響を受けるため、 Cbの値は、それらが決定された上流圧力に対してのみ有効です。

ISO 6358 のこの部分では、ISO 6358 シリーズで定義されている流量特性とは異なる流量特性を持つコンポーネントに対して、同等の流量特性を取得する方法も提供しています。

2 参考文献

以下の参照文書は、全体または一部がこの文書で規範的に参照されており、その適用に不可欠です。日付のある参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。

  • ISO 5598, 流体動力システムおよびコンポーネント - 語彙
  • ISO 6358-1:2013, 空気圧流体動力 — 圧縮性流体を使用したコンポーネントの流量特性の決定 — 1: 定常流の一般規則と試験方法

3 用語と定義

このドキュメントの目的のために、ISO 5598 および ISO 6358-1 に記載されている用語と定義が適用されます。 ISO 6358 のこの部分では、「コンポーネント」という用語には配管も含まれます。

参考文献

[1]ISO 6358-2, 空気圧流体動力 — 圧縮性流体を使用したコンポーネントの流量特性の決定 — 2: 代替試験方法
[2]IDELCHIK, IE 「油圧抵抗のハンドブック。 CRC Begell House, 第 3 版、1994 年
[3]EN 1267:2012, バルブ — 水を試験液として使用した流動抵抗の試験
[4]ISO 14743:2004, 空気圧流体動力 — 熱可塑性チューブ用プッシュイン コネクタ
[5]WARTELLE C, 2012.圧縮性流体デバイスの流量特性: 個別に考慮するか、直列に接続するか(英語に翻訳) CETIM公演、9Q193
[6]ホワイト、FM流体力学。 McGraw-Hill, ニューヨーク、第 3 版、1994 年、736 ページ。
[7]SHAPIRO, AH 圧縮性流体の流れの力学と熱力学。ジョン・ワイリー・アンド・サンズ、第1巻、1953年
[8]VDI 3290,ガイドライン -1962
[9]仕様 VDMA, 24575:2007-06, 流体技術 - 空気圧コンポーネントの流量測定
[10]NF PA T3.21.3 R1-2008, 空気圧流体動力 — 流量試験手順および報告方法 — 固定オリフィス コンポーネント用
[11]IEC 60534-1, 第 3 版 2005-01, 産業プロセス制御バルブ – 1: コントロールバルブの用語と一般的な考慮事項
[12]根山直人. 空気圧システムの省エネルギー. 省エネルギーセンター, 2003, pp. 75.

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, 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, 2 (see www.iso.org/directives ).

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Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.

For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the WTO principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information

The committee responsible for this document is ISO/TC 131, Fluid power systems, Subcommittee SC 5, Control products and components.

This first edition of ISO 6358-3, together with ISO 6358-1 and ISO 6358-2, cancels and replaces ISO 6358:1989 which has been technically revised. However, Parts 2 and 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 fluids:

  • Part 1: General rules and test methods for steady-state flow
  • Part 2: Alternative test methods
  • Part 3: Method for calculating steady-state flow-rate characteristics of systems

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 characteristics that describe their flow-rate performance.

ISO 6358:1989 specified a method 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 (sonic) flow to subsonic flow.

Experience has demonstrated that many pneumatic valves have converging-diverging characteristics that do not fit the ISO 6358:1989 model very well. A change was necessary to take into account the influence of the flow velocity on pressure measurements. 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 Δpc) to define the flow performance in both the choked (sonic) and subsonic regions.

This part of ISO 6358 uses 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 (i.e. one that does not vary with pressure or flow rate), 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 Δpc, is the cracking pressure. This parameter is used only for pneumatic components 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 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 allowed the direct measurement of downstream stagnation pressure to better accommodate different component models. The difference between stagnation pressure upstream and downstream of a 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.

This part of ISO 6358 can be used to calculate without measurements an estimate of the overall flow rate characteristics of a system of components and piping. In most cases, the flow rate characteristics of components are determined in accordance with Parts 1 or 2 of ISO 6358; however, the flow rate characteristics of some components are expressed by flow rate coefficients other than those defined in ISO 6358. Formulas to calculate nearly equivalent flow rate characteristics are given.

1 Scope

This part of ISO 6358 specifies a method that uses a simple numerical technique to estimate without measurements the overall flow-rate characteristics of a system of components and piping with known flow-rate characteristics.

The formulae used in this part of ISO 6358 describe the behaviour of a compressible fluid flow through a component for both subsonic and choked flows.

NOTE The conductance of a tube, silencer or filter is influenced by the upstream pressure, so the values of C and b are only valid for the upstream pressure at which they are determined.

This part of ISO 6358 also provides methods to obtain equivalent flow-rate characteristics for components whose flow-rate characteristics differ from those defined in the ISO 6358 series.

2 Normative references

The following referenced documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

  • ISO 5598, Fluid power systems and components — Vocabulary
  • ISO 6358-1:2013, Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components using compressible fluids — 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 and ISO 6358-1 apply. For the purposes of this part of ISO 6358, the term 'component' also includes piping.

Bibliography

[1]ISO 6358-2, Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components using compressible fluids — 2: Alternative test methods
[2]IDELCHIK, I.E. “Handbook of hydraulic resistance. CRC Begell House, Third Edition, 1994
[3]EN 1267:2012, Valves — Test of flow resistance using water as test fluid
[4]ISO 14743:2004, Pneumatic fluid power — Push-in connectors for thermoplastic tubes
[5]WARTELLE C, 2012. Flow rate characteristics of compressible fluid devices:considered separately or connected in series (translated into English). CETIM Performances, 9Q193
[6]WHITE, F.M. Fluid Mechanics. McGraw-Hill, New York, Third Edition, 1994, 736 p.
[7]SHAPIRO, A.H. The dynamics and thermodynamics of compressible fluid flow. John Wiley and Sons, Vol. 1, 1953
[8]VDI 3290 Guideline −1962
[9]Specification VDMA, 24575:2007-06, Fludtechnik – Durchflussmessung von Pneumatikbauteilen
[10]NF PA T3.21.3 R1-2008, Pneumatic fluid power — Flow rating test procedure and reporting method — For fixed orifice components
[11]IEC 60534-1, Third edition 2005-01, Industrial-process control valves – 1: Control valve terminology and general considerations
[12]ONEYAMA, N. Energy saving for pneumatic system. Japan Energy Conservation Centre, 2003, pp. 75.