Barkerova páka

Barkerova páka je pneumatické zařízení, usnadňující práci mechanické traktury (bývá nazývána také „pneumatický stroj“). V podstatě se jedná o pneumatický „posilovač“ traktury. Vynalezl jej roku 1832 (některé prameny udávají rok 1830) varhanář Charles Spackman Barker. Od něj jej převzali další varhanáři a u velkých varhan z 19. století se vyskytuje velmi často (dodnes). Barkerova páka (B.P.) je považována za první krok k čistě pneumatické traktuře.
Do objevu B.P. byli varhanáři při stavbě varhan (v té době výhradně s mechanickou trakturou) výrazně omezeni co do možné velikosti nástroje (fyzické velikosti – rozlehlosti, vzdálenosti hracího stolu a dělení do více skříní i velikosti co do počtu hlasů). U mechanických varhan musí varhaník ovládat ventily ve vzdušnici přímo silou stisku prstu na klávese. Na cestě k ventilu je celá řada mechanických elementů (popsaných v kapitole komponenty mechanické traktury). Každý z těchto prvků určitým způsobem zatěžuje prsty varhaníka. Ten musí překovávat jednak pasivní odpory (tření v ložiskách a uloženích pohyblivých a otočných prvků traktury, napětí pomocných pružin), jednak momenty setrvačnosti (každý prvek se musí uvést do pohybu, čím rychleji je to potřeba, tím větší sílu je nutné vyvinout). Mají-li varhany více rejstříků, musí být tónové ventily větší (aby zajistily dostatek vzduchu pro všechny píšťaly tónu) a síla k jejich otevření se opět zvyšuje. Přidá-li se k tomu ještě spojka manuálů, kdy se síly pro jednotlivé stroje sčítají, stane se hra na takový nástroj velmi obtížná a únavná. Síla, potřebná na klávese se může pohybovat i přes 10N (jakoby varhaník prstem zvedal kilogramové či těžší závaží). O rytmicky přesné hře případně hře rychlých pasáží skladeb pak nelze ani uvažovat (že si mnozí varhaníci na tyto problémy u větších nástrojů často stěžovali, najdeme mnohdy ve starých kronikách či kolaudačních zápisech varhan, u nás např. v katedrále sv. Víta na Pražském Hradě).

Jak pracuje Barkerova páka? Ve varhanách, ve kterých je použita, nepohybuje klávesa celou návaznou trakturou přímo, ale otevírá jen ventil v relé (ventil je součástí hracího stolu nebo přímo zařízení páky). Síla, nutná k ovládání nástroje je tak minimální – klávesa nemusí pohybovat vzdáleným ventilem ve vzdušnici, ale pouze malým, nepříliš vzdáleným ventilem Barkerovy páky. Se zbývající částí traktury k tónovému ventilu (k jejímuž ovládání může být potřeba značné síly) pak pohybuje rameno páky, svázané s volnou deskou malého, většinou klínového míšku. Jak může vypadat jedno z možných řešení Barkerovy páky ukazuje následující animace:

Ve vzduchové komoře relé je stlačený vzduch (přivedený konduktem či vzduchovodem z měchu). V klidovém stavu je ventil v relé uzavřen a připojený míšek je splasklý. Stisk klávesy způsobí zatažení za abstrakt (červená šipka v animaci), který přes další páku zapůsobí na ventily. V zařízení Barkerovy páky jsou dva ventily z nichž první (1), větší, otevírá přívod vzduchu do míšku a druhý (2) ve funkci kontraventilu uzavře výfukový otvor. Tlakem vzduchu se míšek nadme, zvedne se jeho horní deska a přes s ní svázanou páku zatáhne za abstrakt, který pokračuje v traktuře dále směrem k tónovému ventilu (přes další elementy dále již jen čistě mechanickou cestou).
Po uvolnění klávesy celek přejde opět do klidového stavu. Pružina uzavře větší ventil (1) a otevřeným kontraventilem (2) vzduch z míšku unikne do okolí. Míšek splaskne, jeho horní deska poklesne a uvolní připojený abstrakt. Mechanická část traktury se vrátí do výchozího stavu silou pružiny pod tónovým ventilem.
Následující animace ukazuje roli Barkerovy páky v celém systému traktury (mechanická část je pro názornost zjednodušena na dva abstrakty a jednu dvouramennou páku, ve skutečných varhanách bude podstatně složitější o úhelníky, hřídele…). Činnost Barkerovy páky je zde velmi názorná, ve skutečnosti ale celý mechanismus pracuje podstatně rychleji…

Síla, nutná pro ovládání traktury klávesou je malá. Stisk klávesy bezprostředně ovládá jen jeden, poměrně malý ventil v Barkerově páce. Zbytek traktury je pak uveden do pohybu prostřednictvím stlačeného vzduchu silou, která je oproti síle na klávese podstatně větší.
Stejně jako ostatní části varhan i Barkerova páka se ve varhanách vyskytuje v mnoha obměnách. Jinou možnou konstrukci páky ukazuje následující obrázek:

I u tohoto provedení je základem mechanismu komora relé se stlačeným vzduchem. Pohyb abstraktu od klávesy (červená šipka) způsobí otevření ventilu (1) a uzavření kontraventilu (2). Tím se otevře přívod vzduchu do míšku, který rozpohybuje zbytek traktrury. Po uvolnění klávesy se uzavře přívod vzduchu ventilem (1) a otevřeným kontraventilem (2) zbytek vzduchu z míšku unikne do okolí.
Činnost tohoto typu Barkerovy páky v celém systému traktury ukazuje následující animace. Všimněte si, že odlišné provedení páky vyžaduje jiné řešení navazující traktury s jinými elementy, než byly použity u předchozího příkladu.

Zde představené typy a uspořádání Barkerovy páky jsou pouze zjednodušené názorné příklady, ilustrující její princip. Každý varhanář v průběhu času používal své, upravené a propracované řešení, které se od těchto příkladů může značně lišit použitými komponenty, principem je ale vždy ovládání mechanické části traktury míškem.

Barkerovu páku lze samozřejmě použít i u varhan s rejstříkovou (kuželkovou) vzdušnicí. Jedno z možných řešení ukazuje následující animace:

U tohoto typu vzdušnice při spojení s mechanickou trakturou (bez Barkerovy páky) roste síla, nutná ke stisku klávesy s počtem zapnutých rejstříků (zvyšuje se plocha kuželek „zatížených“ stlačeným vzduchem v rejstříkové kancele, podrobnější popis je v kapitole o vzdušnicích). Využití Barkerovy páky v tomto případě kromě usnadnění hry ještě zrovnoměrňuje ovládací sílu, která je pak nezávislá na počtu zapnutých rejstříků (klávesa opět otevírá jen jeden ventil v mechanismu páky) a značně zvyšuje komfort hry, zvyšující se zatížení zcela převezme páka.

Barkerova páka jako celek je poměrně rozměrné zařízení. Každá z kláves hracího stolu má svůj mechanismus (ventily, míšek, abstrakty…). Pro instalaci mechanismu do nástroje je proto nutné počítat s poměrně velkým prostorem.

I přes některé nevýhody a značné rozměry používají Barkerovu páku i současní varhanáři při budování velkých varhan. Zajímavá je totiž vlastnost, kterou popsal již Albert Schweitzer ve stati o Francouzském a Německém varhanářství a která chybí u pneumatické či elektrické traktury – díky tomu, že varhaník má přímo vliv na otevírání ventilu v mechanismu páky, může do jisté míry ovlivnit i způsob (rychlost) otevírání tónového ventilu. To umožňuje poměrně precizní přenos pohybu klávesy na ventil. Díky tomu má Barkerova páka vlastnosti, které se blíží spíše mechanické traktuře a je ceněna více, než „mrtvé“ traktury pneumatické či elektrické.

Jednou z nevýhod Barkerovy páky je hlučnost celého zařízení traktury. Při nevhodném seřízení nebo u některých konstrukcí vždy je pohyb míšku značně rychlý a prudký pohyb celé traktury se projevuje jako charakteristické "klepání", slyšitelné zvláště při hře s tiššími rejstříky.

 

Na následujících nákresech je ukázáno několik dalších možných řešení mechanismu Barkerovy páky, jaká nabízejí ve svých katalozích současní výrobci varhanních komponentů. Samozřejmě se nejedná o vyčerpávající přehled všech variant, se kterými se u varhan můžeme setkat.