cuir et éclisses pour soufflets de pompes et réserve, pliage, collage et calculs
La soufflerie c'est la cage thoracique de l'orgue à la fois énergie musculaire et poumon.
La soufflerie comprime l'air et régule la pression tout en maintenant un débit supérieur à la consommation maximum des flutes qui est intermittente.
On peut l'actionner à la manivelle ou par un volant voire aussi par l’intermédiaire d’un moteur et même la remplacer par une turbine.
la structure d'une soufflerie est composée de trois parties:
- le collecteur/distributeur avec des clapets de réserve, le vilebrequin ses supports et sa manivelle
- les pompes avec les bielles et des clapets de pompes.
- la réserve avec ses ressorts et l'éventuelle soupape de surpression
L'objectif est d'atteindre et maintenir la pression qui a été fixée dans le diapason des flutes. Cette pression est mesurée avec le pèse-vent, Dans la réserve elle est toujours légèrement supérieure pour compenser les pertes de charges des gravures et des vannes ou systèmes de commande.
Il y a des relations à comprendre pour calculer et prévoir simultanément;
le rythme d'avancement du carton qui est fonction du rapport des poulies et du diamètre d'entraineur,
le débit des pompes qui est fonction du volume débité par les pompes et du débattement de vilebrequin,
et de la consommation en air des flûtes qui est fonction de leur alimentation en air, combiné au nombre, maximal et simultané de flutes en jeux lors du passage du carton le plus gros consommateur comme par exemple Vezoul, l'orange ou in the mood de Pierre Charial.
Les modifications les plus courantes qui conduisent à recalculer et modifier les plans :
- augmenter ou diminuer le nombre de flutes de 27 à 20 ou de plus, de 27 à 42 42 voire plus,
pour tout réduire et avoir un orgue le plus léger et transportable ou une tessiture plus large.
- modifier la pression en fonction de l'utilisation pour jouer dans une maison de retraite calme ou dans une rue bruyante, ou encore en fonction de la puissance de votre voie.
- choisir des pompes à la française ou superposées, à l'équerre ou en système Ampico, pour des questions de gouts ou de dimensions
- faire une réserve en soufflet, en lanterne ou à membrane
- utiliser un tube à vide de diamètre différent pour le rouleau entraineur
etc...
Une fois ces paramètres décidés et qui sont déjà précalculés approximativement pour vous dans nos plans, mais tous modifiables en fonction de vos besoins, on redessine les plans et on passera enfin à la réalisation et l'atelier.
Le type de pliage
Comme d'habitude le sujet arrive suite à des questions sur les différentes manières de plier un soufflet "en coin".
Il suffit d'observer nos sacs de supermarché pour constater qu'il existe plusieurs modes de pliage d'un sac de grand volume mais pliable à plat dont le fond présente des similitudes avec l'arrière de nos pompes et réserve.
La question utile est: "lequel est le plus indiqué et pourquoi?"
A ma connaissance le seul livre à en parler est le livre d'Arthur W.J.G. Ord-Hume "Automatic organ" qui consacre un petit paragraphe page 382 et qui nous montre les trois sortes de pliages possibles notés A, B, C dont voici les dessins et le développé qui montre la forme des éclisses en carton collées sur la peau.
Le typ A est le plus sensible au retournement du fond lors de surpressions (pour la réserve et en pression) car il présente la plus grande surface qui favorise ce type d'accident donc à écarter pour la réserve.
Le type C présente la plus grande surface de peau sans éclisse ce qui donne le plus grand volume initial à rattraper à chaque renversement pression/aspiration donc à écarter pour les pompes.
Donc pour ces raisons on préfère généralement le type B ou C pour la réserve et le type A ou B pour les pompes.
et donc pour ne jamais se tromper plutôt le type B partout.
Choix du cuir
On utilise en principe de la mégis un cuir de mouton très souple et d'environ 7/10mm d'épaisseur. pour connaître les vendeurs voir le tableau des fournisseurs.
On peut aussi utiliser à moindre frais du cuir récupéré sur les vêtements de motards achetés en brocante (type Emmaüs) surtout lorsqu'ils ont été troués aux genoux après une chute puisqu'ils sont alors soldés et qu'il nous est facile de découper en dehors des déchirures.
Nota: Il y a une difficulté de communication sur les termes désignant les deux faces d'un cuir (une pelucheuse et une lisse mais ridée) qui provient de l'utilisation de trois mots de vocabulaire qui sont: fleur, croute et chair et qui ne sont pas les mêmes pour désigner l'une ou l'autre face suivant le métier d'origine; tanneur, cordonnier, pareur, fournisseur, tapissier, et donc des confusions à l'origine de contradictions et incompréhensions.
Après de nombreux échanges sur le sujet avec des professionnels on peut convenir des définitions suivantes:
- Un cuir pleine fleur est un cuir qui n'a pas subit de diminution d'épaisseur (on dit parer pour désépaissir).
- La croûte de cuir est un cuir qui n'a plus le coté extérieur (l'épiderme) du cuir et dont on va reconstituer l'apparence par des traitements de surface c'est un cuir de seconde qualité.
- Le coté chair est le coté interne du cuir (le derme) celui qui parait pelucheux c'est lui qui fourni la croute c'est de ce coté que l'on pare le cuir.
Donc interpréter dans la dénomination de "fleur" en langage commun comme étant le coté pelucheux (à cause de la douceur des pétales) et dans "croute" celui du coté extérieur, (où on peut se gratter pour en faire) sont des erreurs courantes sources d'incompréhensions et surtout de contradictions.
Quelle surface de cuir est nécessaire?
En partant du plan des éléments à découper:
et en les découpant dans de l'isorel en tenant compte du nombre d'exemplaires (par exemple 4 fois pour les pompes et 2 fois pour la réserve, etc...) on les dispose à plat sur les peaux en cherchant à ne laisser que le minimum de perte comme dans la photo suivante:
Dans cet exemple la peau la plus grande est de 77 dm² et la plus petite de 57 dm²
On constate alors qu'il est impossible de tailler l'ensemble dans une seule peau et que la deuxième peau n'est utilisée qu'à moitié.
De plus on peut choisir de faire les joints d'étanchéité entre réserve et collecteur ou entre pompes et collecteur, et pour les clapets de pompes avec un seul joint en cuir ou deux épaisseurs face à face selon la surface de cuir restant disponible.
On peut aussi remplacer le cuir des joints d’étanchéité par des plaques de carton plume.
Un cuir insuffisamment étanche doit être écarté (pour les boursettes et vanne à membrane). Par contre pour les soufflets et réserve le cuir peut être bardé de petits trous de passage de poils est sans inconvénients puisqu'il est généralement contre collé avec de la colle sur les éclisses.
Le cuir peut être économisé en réduisant sa surface au seules zones de charnières qui font la jonction entre bois et carton. De plus il peut être remplacé par d'autres matériaux résistants aux déchirements et pliages répétés comme le tyvek.
calcul des hauteurs des éclisses
Un petit complément donné par Jean-Claude Augiron pour le calcul des éclisses:
d'abord déterminer le débattement "d" et calculer "a" = d/√2 =d/1.4=d*0.7
Tracer sur le carton qui servira aux éclisses 2 rectangles de largeur "l" et de longueur "L" qui sont les dimensions des cotés du soufflet. Tracer une ligne (bleue) parallèle à "l" et à une distance "a" du bord. Tracer les 2 cercles de rayon = "a" et les segments qui partent des coins inférieurs vers les intersections des cercles avec le rectangle (points "p"). Les triangles rouges sont les éclisses latérales et le trapèze vert celui des éclisses de fond.
Pour une réserve découper et assembler en type B ou C comme suit en enlevant 2 mm sur les parties marquées d'un "/" pour donner de l'aisance aux passage des plis du cuir. Pour des pompes adaptez pour un type A ou B
Les maniaques comme nous poussent le vice jusqu'à couper aussi la pointe des éclisses de la réserve au droit de la charnière interne voir l’article charnières et articulations.
Pour résumer:
- pour la réserve la hauteur maximum d'ouverture (qui doit déclencher l'ouverture de la soupape de surpression) est telle que les éclisses du fond et des cotés ne permettent pas le retournement du cuir par surpression, cette condition est remplie si comme indiqué par JCA l'angle des éclisses d'un même pli ne dépasse pas 90°. Au delà le risque de retournement augmente surtout pour le fond de réserve qui est la partie la plus sensible à cet incident.
- pour les pompes l'amplitude du débattement est fonction de l'entraxe Maneton/ vilebrequin et de l'emplacement de fixation de la bielle en extrémité ou plus près de la charnière (pour être perpendiculaire au plan moyen). Ce décalage complique le calcul du débattement en extrémité, il faut faire un dessin à l'échelle et mesurer sur plan .
Le soucis le plus courant lors du calcul du débattement vient de la sous estimation de l'empilement de la peau et des éclisses dans le fond des pompes (fonction de l'épaisseur des peaux plus celle des éclisses et du nombre de plis ) qui influence la longueur de la bielle et qui peut conduire à refaire son vilebrequin avec un débattement plus petit donc une production d'air réduite.
Un exemple pratique dans le cas du fond d'une pompe pliée, l'empilement des plis à l'endroit du recouvrement éclisses de fond et éclisses de coté, avec des peaux de 0.7 mm et des éclisses de 0.6 mm donnent:
(6*0.7)+(4*0.6)=7.8 mm auxquels il faut toujours rajouter 6 couches de colles et un peu de jeu sinon on va ressentir des points durs lors de la manœuvre de la manivelle. Ce n'est pas négligeable et augmente l'angle d'ouverture entre les planches des pompes
Nota:
Pour une pompe "à la française" c'est à dire un battant entre deux planches, on constate qu'il faut tenir compte du débattement du vilebrequin, des empilements et de l'épaisseur du battant et d'une marge de sécurité pour ne pas butter d'un coté ou de l'autre avec une bielle trop courte ou trop longue.
l'expérience pratique nous conduit à un écart plus important qu'un calcul théorique.
Mais aussi à conserver une hauteur d'éclisse de 40 mm pour les pompes comme le recommandait Michel Fischer.
Pour la réserve avec une éclisse de 50 mmm le débattement entre planche D:
H=50 D=√2*50² soit D= 88.7 mm Il faut limiter le débattement de la réserve à cette côte sinon la réserve va se retourner!
pour un débattement plus important il faut augmenter la hauteur d'éclisse:
pour une éclisse de 70 mm
D=√2*70²=99 mm
Et avec 50mm pour celles de réserve, il y a facilement des soucis sur le fond de réserve qui se retourne lorsque l'on dépasse le débattement maximum. Finalement des éclisses de 70mm et moins de 100 mm de débattement se sont révélées plus adéquates. On peut les fabriquer tout de même avec 2mm de moins pour les raisons expliquées ci-dessous:
choix du carton pour éclisses
On utilise un carton type bristol de 3/10 mm soit en 2 parties contre collées à la colle vinylique (pour une meilleure rigidité) ou en une seule épaisseur de 6/10 mm, à l'exception des fonds de réserve qui ont la plus forte tendance à se retourner et pour lesquels j'utilisais carrément des feuillards métalliques de 5/10 mm collés à la néoprène avant de m'apercevoir que les hauteurs et débattements n'étaient pas correctement calculés.
Sauf pour les fonds de réserve, pour lesquels j'utilise un genre de plaque en résine pour les supports de circuits imprimés d'électronique d'environ 5/10 de mm, car elles sont soumises à des efforts trop importants avec un risque de renversement.
Le carton des éclisses peut provenir :
- du même carton que celui de nos cartons perforés,
- d'une feuille de bristol en 0.6mm,
- des intercalaires de palettes de super marchés ou des packs de bières ou tout emballage dont le grammage se rapproche de nos cartons à perforer achetés en bobine.
Personnellement j'utilise les chutes de mes cartons perforés de 3/10° (dans les chutes non perforés bien sur), collés en 2 parties.
On peut bien sur, selon ses approvisionnements, utiliser des plaques de résine ou similaire partout en remplacement du carton!
dispositions particulières des éclisses sur la charnière en cuir ou autre
Pour les plis rentrants et pour éviter une amorce de décollement des éclisses lors du pliage, il faut laisser un écart de 2.2mm entre les éclisses 2.2=1.4*Pi/2.
Pour les plis sortants il faut aussi le même écart pour éviter une amorce de déchirure qui tire sur la peau.
Ce n'est une question théorique la pratique le démontre si on compare le pliage après collage avec ou sans espace:
et on compare
Pour les éclisses une feuille de 50*70 cm est suffisante pour les plans proposés ici pour y découper l'ensemble des éclisses d'une soufflerie pompes +réserve:
collage cuir et éclisses
le collage des éclisses en carton sur le cuir est fait à la colle vinylique que l'on étale à la spatule ou au pinceau sans en faire couler sur les bords. Puis le carton mouillé va gondoler dans un premier temps en s'allongeant côté humide de la colle.
Pour éviter une déformation permanente il suffit de le laisser sécher 24h entre deux plaques de contre-plaqué avec un poids dessus.
Une fois sec on va aussi le plier et le laisser prendre sa forme et les plis entre deux plaques pressées par des serre-joints.
exemple pour des fonds de pompes:
collage cuir et planches
On peut coller le cuir sur le bois avec:
- la colle d'os et nerf à chaud,
- la colle vinylique
Pour le cuir sur cuir avec:
- la colle d'os et nerf à chaud,
- la colle néoprène
Les planches d’une pompe selon les plans version 2018:
Les trous (CG) dans le battant sont une option si vous envisagez de faire un système gavioli par la suite.
Une question qui semble simple: Quelle est le volume d'air produit à chaque tour de manivelle?
Il se déduit du volume principal de 1.25*5*0.052/2=1.625 litre par pompe donc pour 4 pompes 6.5 litres, auquel on doit retrancher la partie occupée par le volume externe entre les éclisses de coté et du fond, environ 1.67 l en calculant le volume d'une pyramide constituée des 4 volumes compris dans les éclisses.
En plus il faut tenir compte des pertes par fuites qui se mesurent en chronométrant le temps que met la réserve à se dégonfler dans le temps d'un tour de manivelle et des volumes morts qui se retournent à chaque inversion du battement qui eux même dépendent du type de pliage A, B, C...
Le volume d'air envoyé par une soufflerie à chaque tour de manivelle est donc approximativement au maximum d'environ 4.8 l.
Un problème simple à calculer selon la méthode de Bernard Baudouin sur son site avec les côtes de votre soufflerie et de votre vilebrequin.
Ou plus simplement en mesurant le volume d'air emmagasiné dans une cloche immergée dans une bassine d'eau!
La vidéo du collage du cuir sur les planches de réserve à la colle d'os:
Cette méthode était utilisée auparavant pour permettre la dépose du cuir lors de problèmes sur les clapets des battants de pompes. Depuis la mise pratique des clapets démontables et accessibles, cette colle est délaissée de coté au profit de la colle vinylique, nettement plus pratique, mais elle demande de maintenir en pression pendant le temps de prise.
charnières articulations et paliers
Pour les liaisons entre éléments voir l'article spécifique: charnières, articulations et paliers.
variantes
Un autre complément de Bernard Baudouin:
Une autre façon de (ne pas) plier les cuirs des soufflets.
J'ai vu dans certaines réalisations anciennes (Thibouville), des réserves et des soufflets réalisés sans
pliage de cuir, à base de ce qui m'a semblé être du parchemin (c'est aussi un genre de cuir). De
même, la réalisation des soufflets des accordéons est réalisée sans pliage régulier.
J'ai réalisé ce genre de truc sur un de mes orgues, par nécessité car les éclisses internes se décollaient faute
d'une bonne maîtrise de la colle forte.
Principe de base : les éclisses sont en contreplaqué aviation de 1,5 mm, les joints-charnières sont en
cuir (une veste achetée 10 € chez Emmaüs).
L'angle que forment les éclisses va de 0 à environ 90 degrés. Le soufflet est réduit à un gousset, qui
va se chiffonner lors du mouvement dans un espace laissé libre grâce à la découpe des éclisses (40°
au lieu de 45°).
Avantages : plus de retournement possible, gain d'épaisseur notable en position repliée, moins de
cuir utilisé (donc plus facile à caser dans les pièces de cuir).
Inconvénients : prise de tête à la conception, réalisation d'un bâti pour coller les goussets.
Bernard BAUDOUIN
La page de Bernard Baudouin est devenue un blog à part entière:
https://o-d-b-selon-b-baudouin.blog4ever.com/
En plus de la réserve en coin habituelle il existe d'autres formes de réserves comme :
la réserve en lanterne avec pantographe avec un étage ou deux étages:
avec des éclisses rentrantes et sortantes pour annuler ou plutôt équilibrer les efforts:
La peau ne couvre pas impérativement la totalité de la surface des éclisses! Elle peut n'être posée que sur les charnières comme sur les photos ci-dessus:
la réserve à membrane de la soufflerie type Hamel.
On peut penser qu'un poids donne la plus grande régularité de pression mais c'est sans tenir compte de l'influence de la poussée de la membrane dont la variation est plus importante dans les positions en rouge. La pression n'est constante que dans la partie où le centre de poussée est dans une zone quasi verticale en vert sur le croquis ci-dessous. Il ne faut donc pas utiliser tout le débattement possible.
La membrane ne demande plus d'éclisses puisqu'elle est souple et ne semble pas imposer un pliage cependant il est indispensable d'échancrer les angles et de recoller pour l'étanchéité du raccord de la membrane en arc de cercles sur les coins à angle droit.
Pour les différentes dispositions des pompes il existe:
-1 les pompes à la française 4 pompes en deux fois deux
Vue de coté
et vue arrière
-2 les pompes superposées (le nez de pompe devient un gosier):
Cette photo est extraite de l' article sur le mini 29 de Pierre Pénard
Cette disposition semble économiser de l'espace mais ce n'est pas le cas puisque ce que l'on gagne en largeur on le perd en hauteur.
Cette disposition semble aussi supprimer le collecteur. Il faut surtout remarquer qu'elle oblige à faire les entrées d'air sur les tranches des battants, ce qui interdit les clapets démontables.
On voit immédiatement un autre inconvénient pour l'accès aux clapets des battant, car même après dépose du cuir on ne peut pas y accéder pour les retendre.
Cette disposition n'est jamais adoptée par un fabricant professionnel!
Elle n'est adoptée que par les amateurs pour des raisons d'encombrement d'un mini 29.
-3 le système Ampico avec 4 pompes simples en soufflets en coin dans un carré actionnés par un excentrique et généralement utilisé dans les pianos reproducteurs Ampico ce système est généralement motorisé, encore jamais vu actionné par une manivelle:
-4 les pompes doubles à l'équerre:
ce qui simplifie le vilebrequin qui n'a plus qu'un seul bras comme pour le système Ampico:
photos extraites du forum de Piet Paardekam.
Une autre variante pratiquée pour l'accordéon le soufflet parallèle à plusieurs plis, qui justement ne reste pas parallèle...
Pour les clapets et soupape un seul sens de circulation pour le circuit d'air
Pour le vilebrequin un axe de moteur 4 temps
pour les alternatives au vilebrequin
Pour les ressorts comment choisir et positionner pour minimiser les variations de pressions.
Pour l’alimentation en air pour un jeu de flûtes les calculs de volume en fonction du débit des flûtes
Pour le système gavioli une production d'air sans bruit d'échappement et dont l'effort est soulagé quand il n'y a pas de consommation d'air
Pour les bielles et le calcul de leur longueur
Pour la courroie crantée ou thermosoudable
Pour l’ergonomie de la manivelle et éviter la fatigue
¨Pour l’étanchéité et le démontage l'étanchéité entre les planches
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