Vzdušnice s tónovými kancelami

Vzdušnici s tónovými kancelami řadíme mezi vzdušnice příčné, kanálky (kancely), rozvádějící vzduch jsou u tohoto typu vedeny napříč vzdušnicí a sledují tak rozmístění tónů (každý tón má svou kancelu, kancel je tedy tolik, kolik je kláves na odpovídající klaviatuře.

Ve všech konstrukčních obměnách najdeme u této vzdušnice dvě základní části – společný vzduchový kanál s ventily (někdy se nazývá vzduchojem nebo ventilová komora) a část rozdělenou na kancely.

Ventilová komora – vzduchojem – je ve vzdušnici zásobníkem stlačeného vzduchu. Ten je zde dodáván v odpovídajícím množství z měchu přes vzduchovod – kanál velkého průřezu. Vzduchojem probíhá podélně (kolmo na kancely) po celé délce vzdušnice (na obrázku nejsou zatím naznačeny všechny jeho stěny ani přívod vzduchu z měchu).

Horní deska vzduchojemu je opatřena otvory, které jsou zespodu uzavřeny pomocí ventilů. Nejčastěji používané ventily (klapky) mají tvar obdélníka s trojúhelníkovitým průřezem. Tato horní deska ventilové komory tvoří současně dno další části (vrstvy) vzdušnice – části rozdělené přihrádkami (mřížinou) na kancely.

Stlačený vzduch shromážděný ve vzduchojemu v klidovém stavu nemůže proudit dále, brání mu v tom uzavřené ventily. Ty jsou shora utěsněny kůží a přitlačovány zespod k otvorům pomocí ventilových per (pružin). Teprve po otevření některého z ventilů (svázaného trakturou se stiskem klávesy) se stlačený vzduch dostane mezi přihrádky do kancely. Ventily ani kancely nejsou všechny stejné, mají různou velikost a šířku (hluboké tóny mají velké píšťaly, ty potřebují více vzduchu, takže přívodní kanál k nim musí mít větší průřez).

Přepážky tvořící stěny kancely jsou ve vzdušnici umístěny příčně tak, jak ukazuje následující animace:

Podívejme se teď blíže na ventily. Nejčastější způsob jejich montáže ukazuje následující nákres řezu vzdušnicí:

Samotné klapky ventilů jsou vyrobeny ze dřeva a na straně, která přiléhá k otvoru v desce polepeny kůží či plstí (těsnění a odhlučnění chodu). Na příslušném místě je udržuje dvojice kolíků (vodící a stabilizační) a k otvoru je tiskne ventilová pružina. Tento způsob upevnění je výhodný jak z hlediska snadného, rychlého a bezhlučného pohybu ventilu, tak i z hlediska snadné údržby, kdy k vyjmutí ventilu stačí odstranit (pomocí speciálně k tomu určených plochých kleští) příslušnou pružinu.

Samotná pružina je vyrobena z bronzového či ocelového drátu. Jedním koncem tlačí na ventil, druhým je opřena o podpůrnou lištu, která prochází po celé délce vzduchojemu. Aby nevypadávala při hře, je na obou koncích zahnuta a zasazena do vyvrtaných otvorů.

Ventil je spojen s trakturou pomocí táhla. To má nejčastěji podobu tahacího drátu, který prochází otvorem ve dně vzduchojemu ven a je připojen k navazujícím elementům traktury pod vzdušnicí (abstraktu či hřídeli u mechanické traktury, míšku u pneumatické, elektromagnetu u elektrické). Drát je v místě průchodu otvorem často opatřen dodatečným těsněním (viz dále).

Následující fotografie ukazuje pohled do ventilové komory s ventily této konstrukce po sejmutí přední strany vzduchojemu (deska, která kryje tuto část vzdušnice je zpravidla lehce odstranitelná z důvodu usnadnění údržby – výměny per, čištění ventilů atd.). Jsou vidět ventilové pružiny a stabilizační bodce, chybí tahací drát (na ventilu jsou pro něj připraveny očka a ve dně komory pod nimi najdete otvor pro průchod drátu:.

Ve ventilové komoře je stlačený vzduch, celá komora tedy musí být utěsněna tak, aby vzduch nemohl nekontrolovaně unikat do okolí. O těsnost jednotlivých desek se stará přesné opracování a dodatečné těsnění, zpravidla ve formě kožených pásků, nalepených v místě styku desek. Ve dně komory je však celá řada otvorů, kterými procházejí tahací dráty od ventilů. Jejich pohyb musí být volný, mají tedy v otvoru určitou vůli. Průchod drátu je proto třeba dodatečně utěsnit, jinak by kolem něj unikal vzduch. Používá se několik způsobů těsnění, nejrozšířenější je opatření dna komory kovovým páskem s přesnými otvory pro drát nebo těsnění pomocí pulpet:

Funkci pulpety ukazuje následující animace:

Otvory pro průchod drátu jsou shora nálevkovitě zahloubeny. Po obvodu tohoto otvoru je přilepena kruhová membrána z pružného materiálu (speciálně upravená kůže či v současnosti některý z náhradních syntetických materiálů). Na procházejícím drátu jsou nasazeny dva malé kroužky (podložky), mezi které je stisknut střed této membrány. Drát tak v mezích svého pohybu táhne membránku s sebou a ta stále odděluje (těsní) vnitřní prostor vzduchojemu od okolí.

V případě požadavku na větší rozsah pohybu může mít membránka pulpety i jinou konstrukci, např. váčku se sklady (harmonikový míšek):

Pokračujme dále v popisu konstrukce vzdušnice…

Část (vrstva) vzdušnice, která je rozdělena přihrádkami na kancely, představuje obdobně jako ventilová komora pro vzduch uzavřený prostor (řadu prostorů vedle sebe). Z čel je kryta těsnými víky, shora deskou s řadou otvorů. Tyto otvory vedou k dalším částem vzdušnice a proudí jimi vzduch k píšťalám.

Podívejme se teď, jakým způsobem jsou píšťaly na vzdušnici rozmístěny:

Tento obrázek ukazuje píšťaly jednoho hlasu (rejstříku), které jsou rozestavěny na horní desce vzdušnice. Píšťaly jednoho hlasu tvoří řadu, stojící na vzdušnici v podélném směru. Každá píšťala tak stojí nad jednou z kancel. Vzduch se do této kancely dostane po otevření příslušného tónového ventilu (viz výše), který je trakturou spojen s odpovídající klávesou. Každá kancela tedy patří jednomu tónu. Obdobným způsobem (tj. v podélných řadách) jsou rozmístěny i píšťaly dalších hlasů.

Rozmístění píšťal jednoho tónu ale několika hlasů je znázorněno zde. Píšťaly všech rejstříků, které patří témuž tónu, stojí nad jedinou kancelou, proto zazní všechny současně po stisku jedné klávesy. Jsou tedy naladěny na stejný tón (případně podle polohy rejstříku na jeho alikvotní tóny) např. c, sousedící píšťaly d, další e atd. (platí pro vzdušnici rozdělenou na C a Cis stranu, jinak je sled tónů jiný, např. chromatický – c, cis, d, dis, e…). Kancel a ventilů je ve vzdušnice vedle sebe tolik, kolik je kláves na příslušné klaviatuře (pokud nejsou varhany vybaveny dodatečnými píšťalami pro sub- či superoktávové spojky).

Jak je patrné z předchozího popisu a obrázků, takto vytvořená vzdušnice ještě něco postrádá – je to mechanismus zapínání a vypínání rejstříků (podélné ovládání). Při otevření ventilu a naplnění tónové kancely vzduchem zazní všechny píšťaly, které stojí nad kancelou. Mezi kancelu a píšťaly proto ještě musíme přidat zařízení, které bude ovládat přívod vzduchu ke každé píšťale v závislosti na poloze ovládacího prvku rejstříku. Podle konstrukce tohoto mechanismu dělíme vzdušnice s tónovými kancelami na několik velkých skupin:

Společným znakem všech těchto vzdušnic je postup řízení přidělování vzduchu píšťalám. Jeho cesta vede z měchu nejprve na zařízení pro rozdělování podle tónů - tónový ventil a následně přes registrační prvek (další ventil nebo zásuvku) k píšťale. U druhé velké skupiny vzdušnic s podélným uspořádáním, tj. vzdušnic s rejstříkovými kancelami je toto pořadí opačné.

Tónové vzdušnice mají své výhody i nevýhody. Mezi výhody patří spolehlivost a snadná údržba – k většině pohyblivých (a tím potenciálně poruchových) součástí je přístup po sejmutí jediné krycí desky ventilové komory. Přístup je obtížnější jen u vzdušnic, které jsou v nástroji umístěny nejníže (u podlahy).

Síla pro otevření ventilu je nezávislá na počtu zapnutých rejstříků, určuje ji jen velikost ventilu, tlak vzduchu v komoře a síla podpůrné pružiny. To má význam pro komfort hry, především u mechanické traktury.

I z pohledu zvukového je výhodné, že píšťaly jednoho tónu stojí na jednom vzduchovém prostoru (kancele). Mají tedy všechny stejné podmínky, k regulaci množství vzduchu stačí vyregulovat chod jednoho ventilu. Objevuje se zde dokonce jev dolaďování – píšťaly se při znění mírně ovlivňují přes přívod vzduchu z kancely, takže se navzájem „doladí“ na stejný tón. To může být ale naopak nevýhodou při ladění nástroje, kdy samostatně znějící píšťala může mít mírně odlišnou výšku tónu než při souzvuku s ladicím rejstříkem.

Na navazujících stránkách najdete popis základních konstrukčních variant vzdušnic s tónovými kancelami. Jsou to zásuvková vzdušnice, ventilová vzdušnice a pružinová vzdušnice.

Popis pak pokračuje další velkou skupinou vzdušnic s rejstříkovými kancelami - kuželková vzdušnice, membránová vzdušnice a vzdušnice se svislými ventily a je zakončen skříňovou vzdušnicí (Unit).