L'orgue de barbarie de Bernard et Philippe

Les pillbox ou moteurs cylindriques et autres systèmes de commande des flûtes.

Les relais constituent les organes de commandes des flûtes (ou tout autre instrument mécanique). Ils sont déclenchés soit par l'ouverture d'un trou de flûte de pan (système pneumatique) soit par l'enfoncement d'une griffe (système mécanique) voir l'article sur  différences et compatibilités des cartons tous les fabricants amateurs connaissent les soupapes type Erman avec leurs boursettes. Nous avons déjà vu d'autres systèmes avec les vannes à membrane concentrique ou tangentielle.

L'ouvrage d'Herbert Jüttemann « Waldkirch street and fairground organs » décrit page 108 et 109 au chapitre 5.2 les différents systèmes d'obturation et de commande pneumatique.

Pour l'obturation on trouve les palettes, les disques, les cônes et les membranes:

Le rôle principal de l'obturateur est évidemment d'être étanche et le moindre copeau qui vient s'interposer va provoquer un chuintement. Pour les membranes aussi mais si la membrane est trop creuse elle peut aussi se plaquer avec des plis qui présenteront le même inconvénient 

Pour les moteurs de commande on trouve le soufflet, le moteur cylindrique, la boursette et le coussin:

Un exemple de moteur en soufflet piloté par VMT. 

La force est proportionnelle à la surface du soufflet et à la pression.

La rapidité de mouvement est proportionnelle au débit donc à la section d'alimentation en air des VMT pour le temps de gonflement et à la force d'un éventuel ressort de retour au repos pour le temps de vidange.

Ce système est particulièrement recommandé pour actionner une percussion comme une batterie.

La boursette avec sa chambre fixe est aussi le moteur des vannes à membrane.

Les vannes à membranes faisant exception puisqu'elles regroupent les fonctions de commande et d'étanchéité. Bien qu'il ne les mentionne pas, elles se subdivisent en vannes à membrane tangentielle et  vannes à membrane concentrique comme nous l'avons déjà vu.

Donc en dehors des vannes à membrane un relais comporte généralement l'association d'un moteur et d'un système d'obturation.

Nous allons regarder de plus près le moteur cylindrique associé à un disque pour la commande primaire ou secondaire dans la lecture pneumatique, appelé pillbox parce qu'elle ressemble à une boîte à pilules avec son aspect cylindrique (On conviendra qu'une pillbox est du genre féminin en raison de l'origine du mot box (la boîte).

Ce système à été utilisé dans les orgues de Gebrüder Bruder, Wilhem Bruder Söne, Carl Frei et semble t'il plus récemment par Ruth. Il est encore d'actualité chez un constructeur moderne et renomé; Raffin.

Il existe deux possibilités le système simplifié sans mise à la pression atmosphérique (pour le cas où la distance avec la flûte est minime ou pour les cas avec un seul jeu) et le système avec mise à la pression atmosphérique par pilote et disque supplémentaire pour une très grande sécurité de fonctionnement (au détriment de la simplicité puisqu'il y a un pilote et un disque supplémentaire avec les problèmes typiques d'alignement et de frottement du pilote comme pour les soupapes).

Les avantages de ce système sont les suivants :

La force du moteur est proportionnelle à la pression et la surface de la membrane cylindrique qui peut être facilement agrandie par augmentation du diamètre des pillbox ou/et de sa hauteur.

On peut donc éventuellement équiper les pillbox d'un ressort (dans le volume interne de la membrane) qui assure une fermeture rapide et une grande sécurité pour l'étanchéité.

Le diamètre d'alimentation de la flûte peut être largement surdimensionné et la mise à la pression atmosphérique assure d'une rapidité d'extinction de la flûte même avec une gravure de grand volume où un tuyau d'alimentation long entre la pillbox et la flûte. Le débattement est également plus grand qu'avec tous les autres systèmes ce qui permet d'alimenter plusieurs flûtes commandées par des registres.

Ce système est généralement intégré dans une boîte à vent commune à l'ensemble des pillbox comme les boîtes à soupapes mais il n'y a aucun inconvénient à faire des pillbox indépendantes pour chaque flûtes comme les vannes à membrane ce qui procure l'avantage de n'avoir, en cas de problème, à n'intervenir que sur la pillbox concernée sans dérégler les autres.

Autre avantage la forme et la souplesse de la membrane permet d'obtenir un parallélisme parfait  du disque sur le siège donc de l'étanchéité il n'y a pas de chuintement (surtout avec le système simplifié qui n'est pas guidé par un pilote).

Les inconvénients sont :

Le  débattement de la membrane cylindrique accompagné d'une forte déformation qui peut fatiguer la matière de la membrane.  Cet inconvénient peut être limité par la pose d'un tourillon en forme de bobine de fil à l'intérieur de la membrane qui assure un appui et une mise en forme lors des ouvertures du relais et un guidage du ressort éventuel.

La forme cylindrique (relativement) plus compliquée à réaliser qu'une membrane plane et son collage sur l'épaisseur de la circonférence du disque.

D'autres exemples de systèmes ont été tentés quelques exemples:

- Les soupapes types Hopp:  inspirées du mariage de la boursette avec un obturateur.

 le topo complet sur la fabrication de ce genre de soupapes

et une vidéo

- Les vannes wurlitzer

Trois  fichiers téléchargeables en pdf sur MMD qui décrivent de façon détaillée la fabrication d'une vanne wurlitzer malheureusement en anglais mais les photos et dessins parlent d'eux-même.

ça ressemble à ça

Un exemple beaucoup moins compact en vidéo:

Voir aussi l'article de  Johan Liljencrants sur MMD

Les huit cas d'un moteur en boursette associé à des disques:

En aspiration ou pression

En système amplificateur ou inverseur

En système avec les disques internes ou externes au conduit des flûtes:

Mais dans tout les cas avec mise à la pression atmosphérique, il existe aussi les cas simplifiés sans mise à la pression atmosphérique donc avec un disque de moins?

- La soupape Erman

Et aussi un Gif de cette soupape Erman je veux bien citer mes sources mais je ne sais plus où je l'ai pompé (si l'auteur peut me contacter).

Cette technique que je ne pratique pas (puisque j'utilise les vannes à membrane) demande à coller une boursette qui est un morceau de cuir plan à l'origine, en lui donnant une forme sphérique qui est raccordée sur un plan. Ceci génère automatiquement des plis même si on utilise un outil de forme pour donner ce débattement. 

On peut fabriquer un outil de pose avec la forme et un système d'aspiration pour plaquer la membrane.

L'ensemble des soupapes Erman sont assemblée dans une boite dont le couvercle doit être remis en place en enfilant les 27 ou 29 pilotes de soupapes quasi simultanément comme les axes d'une horloge.

Un véritable casse-tête de manipulation qui demande d'avoir plusieurs paire de mains et des nerfs solides pour ne pas tordre le ou des pilotes d'autres soupapes. C'est ce qui reste l'obstacle le plus courant d'échec lors de la construction d'orgue avec la méthode Erman ou Fischer. 

Présentation du couvercle:

Mise en place des pilotes: 

Ces images sont extraite de cette vidéo.

Mais plus simplement on peut utiliser la technique de Jean-Claude Augiron signalée dans l’article sur les  flûtes à VMC intégrées qui consiste à coller la partie plane sur du carton adhésif en bombant la membrane sur une ampoule.

Un critère important dans ce type de soupape est  le  débattement qui lorsqu'il est insuffisant limite le débit. Il doit être du quart du diamètre  sinon le réglage sera problématique .

- une tentative nouvelle la soupape briarde en cours de mise au point par Jean-Pierre Verbecque.

Une soupape sans membrane mais à piston.

Et dernièrement un essai d'un hybride entre la VMC et le wurlitzer:

- La VCP Vanne Concentrique à Piston

- D'autres systèmes existent comme les soupapes Höffle...

chacun défendant son choix comme le meilleur. Le meilleur pour chacun c'est celui que l'on sait faire et qui donne satisfaction!

Il faut aussi signaler pour le plaisir l'existence de systèmes à simple étage ou à double étage (pour des pianos pneumatiques par exemple) que l'on peut assimiler aux systèmes push-pull  en électronique c'est à dire pour une plus grande amplification de l'impulsion initiale par rapport à la puissance commandée en final.

Mais l'expérience montre que la boîte à soupape collective type Erman est le principal obstacle à la réussite des constructeurs amateurs qui ont abordé l'aventure et butté sur cette difficulté en raison de la précision quasi horlogère de sa réalisation. Je ne compte plus les anciens JTM qui sont venus me remercier en me montrant leur orgue terminé après des années de galère et qui m'ont laissé en souvenir une boîte à soupapes qui n'a jamais fonctionné correctement.

Avec les vannes à membrane intégrées cette boite a complètement disparue, ce qui permet à un plus large panel de constructeurs d'aborder la construction d'un orgue de barbarie en passant du coté obscure de " l’achtuce" et des vannes à membrane.

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