Pneumatické spojky

Spojky jsou zařízení, které nalezneme prakticky ve všech varhanách s pneumatickou trakturou ve větším počtu jako spojky mezi klaviaturami (II/I, I/P atd.), uvnitř klaviatur (např. I/I 4’) nebo jako transmise či extenze. Na rozdíl od mechanické traktury u pneumatiky se nevyskytuje problém ztížení hry při zapnutí více spojek (spojky fungují na pneumatickém principu a jsou vybudovány až dále v traktuře, takže nemají vliv na ovládací sílu na klávese), což vede varhanáře často k budování velkého počtu spojek i za cenu značné složitosti zařízení hracího stolu a tím i nižší spolehlivosti a častější poruchovosti (stovky kožených ventilků a klapek s velkými požadavky na přesnost výroby a výběr materiálu).

Nejprve si popíšeme spojku, pracující s membránovými ventily ovládanými pneumaticky (jejich podrobný popis najdete na stránce s elementy pneumatické traktury). I když některá literatura vyhrazuje membránám místo pouze u výpustných systémů, v našem příkladě použijeme membránu v tlakovém uspořádání. Ač je toto použití méně časté, lze na něm princip spojky vysvětlit jednodušeji a velmi názorně.

Na obrázku je nejjednodušší zařízení dvoumanuálových varhan tohoto typu. Každý z manuálů ovládá na konci traktury své relé pod vzdušnicí (které pak např. vpouští vzduch do konduktu s míšky a nadzvedává řadu kuželek pod každým hlasem…):

Součástí, odpovídající za chod spojky je membránový ventil. Zobrazen je zde jen jeden tento ventil, je však nutno mít na paměti, že se jedná o zjednodušený řez hracím stolem pro jeden tón, každý další tón bude mít všechny komponenty jen pro sebe (ve skutečnosti + zařízení pro kombinace, kolektivy atd., takže skutečný řez trakturou pro jeden tón bude o několik řádů složitější). Všechny tóny mají membránový ventil ve společném kanále – skříňce membránových ventilů, která probíhá po celé délce hracího stolu. Kanál uvnitř této skříňky může být pomocí dalšího ventilu naplněn stlačeným vzduchem, čímž lze spojku zapínat nebo vypínat.
Práci souboru traktury s vypnutou spojkou ukazuje následující animace. Kanálek ve skříňce membránových ventilů spojky je naplněn stlačeným vzduchem, takže spojka manuálů II/I je vypnuta:

Druhý manuál II ovládá pouze svou vzdušnici II přes komůrku se zpětnými ventily. První manuál (I) ovládá současně tok vzduchu v rourkách do dvou zařízení – do své vzdušnice I a do membránového ventilu spojky. Směrem ke vzdušnici I vzduch proudí bez překážek, takže píšťaly zapnutých rejstříků mohou normálně znít. Jinak vypadá tok vzduchu dalším fragmentem traktury, souvisejícím s mechanismem spojky. Membrána ventilu je tlakem vzduchu v komůrce nad ní přitisknuta k výstupnímu i vtokovému otvoru do ní přivedených rourek, takže je ucpává a nedovolí vzduchu od ventilu nad klávesou projít k rource do sběrné komůrky druhého manuálu. Manuál I tak ovládá jen vzdušnici I, Manuál II vzdušnici II, klaviatury nejsou spojeny.
Na následující animaci je (samozřejmě zpomaleně) ukázáno, jak tentýž soubor pracuje v okamžiku zapnutí spojky:

Zapnutí spojky v této konstrukci spočívá ve vypuštění stlačeného vzduchu z kanálu nad membránami (dvojčinným ventilem, který je mimo vyobrazení…). Sníží-li se tlak v kanále na úroveň tlaku atmosférického, zanikne síla, která tiskla membrány na otvory rourek. Tím je umožněno volné proudění vzduchu pod membránou z rourky do rourky.
Při stisku klávesy v prvním manuále (Man I) se vzduch dostane konduktem do spodního otvoru v bločku pod membránou (a pokračuje nejspodnější rourkou dále ke své vzdušnici I). Součassně také ale projde pod membránou k horní rource a přes sběrnou komůrku se zpětnými ventily otevře i ventil v relé pod vzdušnicí II. Takto je realizováno spojení II/I tj. stažení druhého manuálu do prvního. Důležitá je funkce sběrné komůrky se zpětnými ventily u druhého manuálu. Ventily umožňují tok vzduchu ke vzdušnici II jen ve směru od druhého manuálu nebo od spojky. Jen tak je zachována logika spojky – jednotlivé vzdušnice lze nezávisle ovládat jen od vlastních manuálů (I od I a II od II) a po zapnutí spojky jen ve směru, do kterého spojka připojuje (II/I a ne I/II).

Funkci spojek v dvoumanuálovém nástroji s pedálem ukazuje následující interaktivní animace (po kliknutí na obrázek se otevře v novém okně). Můžete si vyzkoušet zapnout jednotlivé spojky (tlačítky) a vyzkoušet jejich vliv na hru (myší můžete stisknout klávesu či pedál):

Jinou konstrukci, pracující na stejném principu ale s jinými komponenty (použité ventily v hracím stole) ukazuje následující obrázek:

Jsou zde použity klapkové ventily (v předchozích příkladech byly na jejich místě kuželky) a částečně jiné je i vedení rourek a místa jejich spojení. Pod klapkou ventilu, řízeného prvním manuálem Man I se nachází vtokové otvory dvou rourek, kterými se po stisknutí klávesy vzduch dostane jednak přímo k relé pod první vzdušnicí (levý otvor, nejspodnější rourka), jednak do skříňky s membránovými ventily spojky. Jsou to tedy od počátku dvě rourky a ne jedna, která se v předchozích příkladech dělila teprve v bločku membrány. Ve složitějších nástrojích s více spojkami, pedálovým automatem, crescendem, kombinacemi… může být rourek pod klapkou i více. Tento příklad názorně ukazuje, že v jednom nástroji může být využito celé řady konstrukcí a provedení ventilů – máme zde klapky, membrány, zpětné ventily, kuželky v různých funkcích.

Na následujícím příkladu je popsána funkce spojky v tlakovém (naplňovaném) systému. Spojkový element je zde tvořen na základě modifikovaného relé se speciálně upraveným výtokovým kanálem:

K relé je možné přivést tlakový vzduch dvěmi nezávislými řídicími cestami – (1 a 2). Z něj už vychází pouze jeden společný kanál (3). Zřetelně je vidět, že výstupním kanálem (3) může proudit vzduch jak od vstupní rourky (1), tak i z pravého kanálku v relé, který je zásobován vzduchem z komůrky s ventilem. Ventil je ovládán míškem přes rourku (2). Na začátku kanálu k rource (3) je malá sběrná komůrka, „sčítající“ pneumatické impulsy od obou zdrojů. V ní je zabudován zpětný ventil, zabezpečující tok vzduchu jen ve směru od zdroje ke spotřebiči, nedovolující únik vzduchu ke druhému zdroji (a tak vzájemné ovlivnění manuálů při vypnuté spojce).

Funkci zařízení přibližuje tato aniamace – vzduch, který ke spojce dorazí rourkou (1) od ventilu nad klávesou, bez překážek pokračuje výstupní rourkou 3 směrem ke vzdušnici (na cestě může procházet dalšími zařízeními a mezirelé, což teď není podstatné). Každý stisk klávesy u rourky (1) tak je příčinou zapůsobení akčního členu za rourkou (3).
Jinak je tomu u druhé vstupní rourky (2). To, zda i objevení se tlaku v této rource zapůsobí na akční člen za rourkou (3) závisí na tom, je-li v komůrce relé v tuto chvíli přítomen stlačený vzduch. První animace ukazuje případ, kdy tomu tak není. I když se kuželka relé nadzvedne nadmutým míškem, který se naplní rourkou (2), na výstup (3) to nemá vliv, protože kanál v relé je prázdný a impuls od rourky (2) se dále nepřenese.

Na této animaci už je relé s naplněnou komůrkou (kanálkem). To odpovídá zapnuté spojce (komůrka se naplní otevřením dalšího ventilu v hracím stole, který zde není znázorněn). Tlakový impuls se objeví na rource (3) jak v případě příchodu rourkou (1), tak i (2). V tomto okamžiku je jeden spotřebič (akční člen) na konci rourky (3) ovládán od dvou zdrojů – (1 i 2).

Všimněte si na této animaci blíže i funkce zpětného ventilu v komůrce nad relé.

Jak lze tohoto upraveného relé využít v konstrukci pneumatické spojky? Rourky, přivádějící ke spojce vzduch vedou od kláves jednotlivých manuálů (v tomto případě od kláves jednoho tónu ve dvou manuálech, pamatujme, že pro každý tón potřebujeme samostatné relé, společný bude jen vzduchový kanál pro zapnutí spojky). Na animaci je ukázáno využití spojkového relé v konstrukci traktury dvoumanuálového nástroje (opět zjednodušeně, je zakreslena jen spojka, chybí další pomocná zařízení – kombinace, kolektivy, crescendo, další spojky…). Nejprve tedy situace s vypnutou spojkou:

Jak je vidět, vzdušnice II je připojena přes výše popsané spojkové relé. K němu jsou přivedeny dvě rourky od ventilů nad klávesami jednotlivých manuálů. Navíc je zde ještě jedna rourka (nejspodnější na animaci), kterou může vzduch od spodního manuálu volně pokračovat ke vzdušnici I. Tato rourka nemá žádný vliv na vlastnosti a funkci spojky a může se od přívodu od klávesy oddělit i v jiném místě (jiné řešení bylo popsáno už výše, ventily u kláves mohou být klapkové a tato rourka může vybíhat samostatně už přímo zpod ventilu).
Komůrka ve spojkovém relé je prázdná, což odpovídá vypnuté spojce. Stisk klávesy kteréhokoliv manuálu způsobí dopravení vzduchu rourkami až k odpovídající vzdušnici. První manuál tak řídí vzdušnici I, druhý II. Vzduch od prvního manuálu sice způsobí nadmutí míšku a nadzdvižení kuželky ve spojce, dále se však nic nestane, neboť kuželka se pohybuje v prázdné komoře. Ta se naplní teprve po zapnutí spojky II/I:

V tuto chvíli stisk klávesy ve druhém manuálu II funguje stejně, jako v předchozím případě tj. uvádí do chodu relé ve vzdušnici II. Stisk klávesy v prvním manuálu Man I však nejen sepne relé v první vzdušnici I, ale rovněž přes spojkové relé i relé ve vzdušnici II. K hlasům v prvním manuále tak zazní i hlasy manuálu druhého. Spojka II/I je opět přísně jednosměrná, stisk klávesy ve druhém manuálu II nemá díky konstrukci spojkového relé a zpětným ventilům na vzdušnici prvního manuálu vliv ani při sepnuté spojce.

Na následujících obrázcích je pohled na skutečnou spojku v hracím stole. (varhany Rieger Kloss, op. 3473 ve Smuteční síni Nového hřbitova v Třebíči, foto Michael Kročil).

 

 

Na souvisejících stránkách jsou popsány nejčastěji používané komponenty pneumatické traktury, tónová traktura, rejstříková traktura a pneumatická pomocná zařízení v kapitolách o crescendu a kolektivech a volných kombinacích.