L'orgue de barbarie de Bernard et Philippe

 

Sur ce blog on préconise depuis l'origine toute une série de modifications ou d'améliorations comme l'utilisation des vannes à membrane, pour simplifier la construction des orgues de barbarie.

Le principal avantage c'est l'individualisation du dispositif de commande mais ce n'est pas le seul!

 

On utilise deux techniques proches mais différentes  les VMT (vannes à membrane tangentielle) ou les VMC (vannes à membrane concentrique) la différence principale vient de l'outillage pour les réaliser;

plus commun pour les VMT avec des mèches Forstner plus accessibles pour les débutants,

ou pour les mieux outillés mais moins courant des scies cloches pour  les VMC. 

On considère les VMC comme plus ergonomiques mais plus pointues à régler.

 

Les constructeurs amateurs construisent habituellement des flûtes ordinaires avec des soupapes séparées regroupées dans la boite à soupapes qui sert de distributeur.

 

Le fait d'incorporer un de ces système de commande (VMT ou VMC) dans le noyau d'une flûte permet alors de complètement supprimer cet organe le plus complexe : la boîte à soupape et donc, de plus gagner de la place et du poids.

 

Les premières tentatives dans cette direction ont été montrées avec l'accolement des deux parties la flute et la vanne dans l'alignement l'une de l'autre.

 

Une vidéo d'une flute avec Vanne à Membrane Tangentielle accolée dans le prolongement de la flûte.

 

Dès le début des discussions sur le sujet, l'idée d'incorporer la VMT dans le noyau de la flûte a été proposé par Michel Fischer avec la disposition que nous allons décrire ci-dessous.

 

Par rapport aux flutes traditionnelles, il faut surtout retenir qu'il y a un allongement de la hauteur du noyau pour intercaler la vis de réglage et son insert du canal capillaire par rapport à une flute traditionnelle, mais largement moins qu'avec une flute et une vanne accolée...

 

Pour connaitre les dimensions des flûtes il faut construire son diapason.

 

Ce diapason a été conçu pour des flute séparées et pour un 42 touches.

 

Pour des flutes d'un 27 touches avec des VMT incorporées il faut modifier les longueurs de noyaux du tableau dans "constantes de construction" et hauteur de pied à 70 mm pour les flutes 5 à 27.

 

 

Les flutes 1 à 4, donc les basses d'un 27 touches, sont traitées par des VMT séparées pour conserver un longueur minimale sur la basse N°1 et pour une question d'orientation des alimentations.

 

 

On a d'abord construit des flutes avec VMT accolées.

La  vidéo de cette méthode abandonnée, à 12' 40" il manque une astuce importante l'utilisation d'une cale biaise humidifiée pour presser l'extrémité de la lèvre supérieure sans la déformer et sans coller cette cale sur la bavure de l'excès de colle qui va fluer lors du pressage.

 

  

La VMT dans cette vidéo est accolée, ce qui allonge le corps de flûte et compense le gain d'espace que l'on peut espérer en supprimant la boîte à soupape! De plus le fait de placer la chambre de VMT à l'avant complique le trajet du tuyau de commande qui demande généralement à être positionné sur l'arrière pour rejoindre la flûte de pan. Son trajet est donc compliqué et mal expliqué donc incompréhensible. Cette technique a permis de diffuser et partager l'utilisation des vannes à membrane mais n'est plus pratiquée.

  

La méthode actuelle d'incorporation d'une VMT dans une flûte traditionnelle avec entrée en pied verticale comme celle d’essai du stage:

 

A) La séquence d'usinage du noyau:

 

fixer la profondeur avec la butée de la perceuse et percer l'arrivée et la sortie du siège :

 

 

 

fixer la profondeur de l'arrivée d'air en pied

 

 

 

 et percer l'arrivée en pied

 

 

 

percer en débouchant transversalement la chambre du noyau

 

 

à la scie à ruban détacher la partie chambre du noyau

 

 

pour finir poncer l'arrête vive pour arrondir le passage vers la lumière

 

 

 

 

B) pour la chambre:

 

On débite le capot et la partie intermédiaire pour le débattement, puis on trace les axes de perçages:

 Le capot est en bois dur pour résister à l'écrasement des vis de fixation et suffisamment épais pour l'insert. La partie intermédiaire est en bois plus résiliant pour plaquer la membrane et épouser les légers défauts de planéité son épaisseur est égal au débattement de la membrane:

 

 

 Puis on perce

 

 

 

On fait sauter les coins au ciseau à bois:

 

 

 puis on fait le canal de liaison entre la chambre et le capillaire (on n'a plus besoin de reboucher un perçage qui débouche sur l'extérieure)

 

 reste plus qu'à coller sans se tromper de côté:

 

 

 

C) Le réglage du débit du capillaire par vis pointeau

 

 

Même si on peut régler les répétitions d'une vanne à membrane avec un simple trou dans la membrane avec une aiguille conique au droit de l'arrivée, on recommande de mettre une vis de réglage sur un circuit capillaire entre l'arrivée d'air et la chambre pour la facilité de réglage des répétitions et l'éventuelle rattrapage des réactions d'une membrane qui peut fatiguer (selon la matière utilisée) ou se rigidifier avec le temps ou d'autres facteurs.

 

D'ailleurs faire un trou d'un diamètre précis compris entre 1.5mm et 2.5 mm dans certaines matières comme le caoutchouc n'est pas facile. De plus si on a fait un trou trop grand il faut sortir la membrane, coller une pastille et recommencer. Alors qu'avec une vis, on peut écouter l'influence d'un trou de section trop grande et revenir en arrière pour se caler sur la section idéale.

 

La vis de réglage du capillaire d'une vanne à membrane par une vis n'est pas quelque chose de compliqué cependant l'expérience montre que certains B.O.B. ou stagiaires négligeant  certaines précautions rencontrent finalement des difficultés inattendues avec un tel dispositif.

 

Donc voici quelques astuces pour la mise en œuvre de cette vis!

Pour éviter que la vis foire dans le bois j'utilise des inserts!

Leur dénomination technique exacte: " douilles filetées auto-taraudeuses" et l'outil de montage maison  ou spécifique.

       

  

 

Les insert sont quelques fois fendus à une extrémité. La partie fendue de l'insert ne doit pas servir à mettre en place avec un tournevis. Elle sert à faire échapper les copeaux et doit être à l'avant. Il faut donc un outil spécial de mise en place (non indispensable) qui ressemble à une vis avec deux écrous pour maintenir l'insert. Les écrous sont ensuite dévissés en retenant le boulon (avec une clé hexagonale par exemple si c'est une BTR) pour ne pas entrainer l'insert au dévissage et libérer l'insert une fois en place. Pour éviter qu'il bouge au démontage il est souvent indispensable de le monter avec une pointe de colle cyano.

 

 

 

Influence du diamètre du trou de fuite sur les temps de réponses en ouverture et fermeture

 

 

 
Il existe une section optimum pour le capillaire qui minimise le temps cumulé de réponse en ouverture et fermeture. Elle n'est pas la même pour toutes les vannes.
En général elle est proportionnelle au volume de la chambre (et doit aussi remplir la condition de rapport avec le diamètre du tuyau de commande)

Rapport Ø 5/ Ø A   diamètre de commande /alimentation             entre 1 et 1/5          soit Ø 5/ Ø A=1/2

Ce rapport n'est pas respecté partout pour simplifier les approvisionnements et a peu d'influence

Rapport   Ø 5 / Ø 4  commande/fuite (plus important)  variable        entre 2 et 6             soit Ø 5 / Ø 4>3

 

Donc, on fera varier le diamètre équivalent du capillaire de 1.5mm pour les vannes des flûtes aiguës à 2.5mm pour les vannes des flûtes graves.

 

En dessous du diamètre optimum le temps d'ouverture ne s'améliore plus et le temps de fermeture s'allonge rapidement. Ensuite en diminuant le diamètre du capillaire, la vanne ne répète plus en laissant sonner la flûte, puis elle se bloque en ouverture. Une vanne qui répète mal en restant en ouverture (on n'entend pas de fermeture) est dans cette partie gauche du graphique et demande à ce qu'on augmente ce diamètre.

 

Au dessus du diamètre optimum le temps de fermeture ne s'améliore plus et le temps d'ouverture s'allonge rapidement. Ensuite en augmentant le diamètre du capillaire, la vanne ne répète plus en restant fermée, puis elle se bloque en fermeture. Une vanne qui répète mal en restant en fermeture (on n'entend pas d'ouverture) est dans cette partie droite du graphique et demande à ce qu'on diminue ce diamètre.

 

Ouvrir le capillaire équivaut à se déplacer vers la droite du graphique et fermer le capillaire équivaut à se déplacer vers la gauche du graphique.

 Avec l'habitude et l'éducation de l'oreille on obtient par le réglage de cette vis une égalité des temps d'ouverture et de fermeture des répétitions pour chaque vanne.

 

 

La technique de réglage des répétitions avec les vis :

On part avec toutes les vis complètement ouvertes (les vannes sont alors toutes fermées) aucune flûte ne doit "chuinter" on vérifie donc l'étanchéité de toutes les vannes (pas de plis ou de copeaux par exemple).

 

Il peut être utile lorsque la membrane est neuve et en cuir de "mouler" la membrane sur le siège  en débranchant le tuyau de commande au niveau de la flûte de pan en aspirant et soufflant plusieurs fois avec la bouche jusqu'à obtenir l'étanchéité, ou en augmentant la pression en appuyant sur la réserve jusqu'à ce que la membrane prenne sa place.

 

Avec tous les types de membranes, on est situé sur la partie droite du graphique temps d'ouverture/diamètre d'ouverture ci-dessus et on se rapproche du point de croisement des courbes d'ouverture et fermeture en fermant la vis donc en diminuant le diamètre de passage.

 

Si on dispose de la soufflerie et du chemin des cartons, on peut faire l'essai au passage des  trous d'un carton d'essai note par note ou plutôt flute par flute on ferme progressivement chaque vis correspondante jusqu'à l'ouverture et fermeture de chaque vanne. Chaque vanne ouvre et ferme franchement au passage du trou correspondant.

 

On peut faire un essai sans soufflerie ni carton avec une sorte de banc d'essais couplé à un pèse-vent en soufflant avec la bouche, à condition de retrouver les conditions de sortie du tuyau de commande qui débouche sur un trou carré de 3*3mm comme sur une flute de pan.

On simule le carton avec son doigt sur cette fausse sortie de mono trou de flute de pan.

  

Puis enfin au passage d'un carton d'essai dit de répétitions on ferme encore progressivement chaque vis jusqu'à obtention des répétitions par équilibre des temps d'ouverture et fermeture à l'oreille.

Si le temps de fermeture est plus long que le temps d'ouverture la flûte sonne trop avec des coupures trop courtes, on est dans la partie gauche du graphique et il faut agrandir le trou, donc desserrer la vis pour ouvrir.

Si le temps d'ouverture est plus long que le temps de fermeture la flûte sonne peu avec des coupures trop longues, on est dans la partie droite du graphique et il faut diminuer le diamètre du trou il faut continuer à fermer (serrer) la vis.

 

Il est très difficile de mémoriser ces recommandations j'affiche donc le graphique à chaque réglage pour ne pas me tromper.

Le réglage d'un orgue 27t prends alors une quinzaine de minute et ne présente pas de difficultés.

 

 

 

-1) le circuit d'air du capillaire

 

Lorsque le circuit comporte un parcours avec des angles droits, il est possible de faire les trous en partant de l'extérieur  puis de reboucher l'entrée.

 

 

Par contre dans un capot qui est constituée de deux parties il est plus simple faire de le canal qui rejoint la chambre au capillaire sur la face opposée à la membrane avant collage comme sur les photos ci-dessous:

 

   

 

 

Puis  de coller les deux parties en veillant à ne pas se tromper sur le coté de la la face à coller:

   

 -2) comment engager l'insert pour empêcher l'arrachement à l'entrée ?

 

 

 

l'insert a tendance à arracher un copeau par soulèvement à l'engagement.

Il faut aussi veiller à rester bien perpendiculaire au plan du capot. Pour aider et guider on peut disposer un guide dans ce style:

 

et visser en appuyant fortement:

 

jusqu'à affleurer du coté collé et poncer:

 

 

 

-3) comment faire la forme de pointeau en partant d'une vis ordinaire

 

 

 

Les vis pointeau du commerce ont généralement un angle de 60° qui est trop grand il faut plutôt un angle plus faible et inférieur à 30° pour avoir un réglage plus progressif.

On ébauche la pointe sur une meule à main levée en tournant la vis:

 

 

 
 

 

 

Puis on fini sur le tour pour avoir une pointe parfaitement circulaire et centrée avec une lime plate:

 

 Une autre méthode par Marc Bascou:

 

 

 -4)  le siège de la vis en collet battu ou avec un rivet pop

 

 

En l'absence de ce siège du coté du noyau la vis pointeau bute sur le bois et peut, petit à petit agrandir le trou du capillaire. Pour éviter cet inconvénient, je colle un bout de tube laiton de 3 mm de diamètre intérieur et 4 mm de diamètre extérieur évasé en forme de collet battu.

 

tout d'abord je le sert dans un étau:

 Puis je l'évase avec une pointe à tracer:

 

Pour obtenir ce genre de chose:

 

on peut l'aplatir au marteau avant de le couper avec un disque à tronçonner et une perceuse type dremel. Il est très difficile de le couper à la scie à métaux sans le déformer:

 

 

 

 Récemment  Dany et Eddy nous ont montré une astuce que l'on a adoptée l'utilisation d'un rivet pop, son diamètre interne pour le passage de l'air doit être de 3mm.

 

 

 

 

 mise en place sur le noyau. Si le collet battu dépasse du noyau il ne faut pas oublier qu'il est logé dans le passage de l'insert qui permet aussi le passage de l'air autour de la vis jusqu'à la chambre :

 

 

 

 

 

 

-5) l'espace autour de la vis

Si on néglige ce détail les vannes ne peuvent pas fonctionner (on a déjà vu ça)

 

 

-6) la membrane et sa déformation

 

Première méthode abandonnée:

La membrane était découpée dans du cuir de boursette mais on peut même aussi utiliser la mégis des pompes.

 

 

 

On repère les passages des vis de fixation et de la vis pointeau avec une marque au stylo bille et on fait le passage avec une pince emporte pièce.

Il ne faut pas oublier de lui donner un peu de creux en la déformant comme indiqué dans l'article sur les  VMT ou celui sur les déformations et  débattement. Sinon la flute va jouer mais très faiblement quelque soit la pression ou le diamètre d'alimentation. Trop déformée la membrane risque l'effet de voûte.

 

 

Actuellement: 

Les dernières modifications conduisent à utiliser du sacs gratuit de supermarché avec collage sur un carton:

 

 

C) Pour la lèvre inférieure

 

Rappel

 

 

 

En A la bouche de type anglaise avec une lumière creusée dans la lèvre inférieure et un arrondi concave.

 

En B la bouche de type Allemande avec une lèvre inférieure plate, un noyau dont le fond descend en pente vers l'arrière de la flûte, la lumière est creusée dans le noyau avec une pente droite et le dessus du noyau affleure la surface supérieure de la lèvre inférieure. 

 

En C la bouche de type inversée (et non pas de type française) avec une lumière creusée dans la lèvre inférieure.

 

Nous recommandons la méthode anglaise sans creuser la lèvre inférieure avec calle en carton ou papier.

 

La méthode qui consiste à creuser la lèvre est abandonnée mais a bien fonctionné un moment.

En effet si l'on a trop creusé la lumière il suffit de passer la lèvre inférieure sur une ponceuse pour réduire cette lumière sans risque de décalage puisque le plan de joint reste le même coté noyau. Si la lumière est insuffisante on peut toujours la creuser.

Creusage de la lèvre inférieure

 

Fraisage avec la scie fraise:

 

   

 

Les inégalités sont finies au ciseau à bois:                                   

   

 

  puis on ponce au raz  de la sortie de la lumière: 

 

Le reste , la place de la lumière sera poncée à l'harmonisation...
Si on fait une lumière trop profonde on peut la diminuer en ponçant la face intérieure de la lèvre inférieure.

Et cette opération peut être répétée autant que nécessaire jusqu'à usure complète de la lèvre inférieure qui est alors bien plus facile à refaire que la flûte entière comme dans la première méthode.

C'est comme si on disposait d'une lime à épaissir!!

 

Son avantage une large possibilité de réglage en augmentation comme en diminution de la lumière sans risque de devoir refaire la flûte.

De plus cette méthode supporte de vernir aussi bien la flûte que la lèvre inférieure sans modifier les dimensions de la lumière.

 

 

Quelques recommandations en images qui se dégagent des retours d'expérience des stagiaires sur la façon de faire la lumière. Les vues en profil de la lèvre inférieure qui tient compte aussi des recommandations de l'article sur l'harmonisation en lumière:

 L'état de surface de cette partie de la lumière doit être d'un poli le plus fin possible des deux cotés tant du coté de la lèvre inférieure que du coté du noyau. C'est pour cette raison que personnellement j'utilise des bois à grains fins comme le buis. Certains finissent même le polissage en passant une mine de plomb pour lustrer cette surface.

C'est aussi pour cette raison que l'on évite de souffler dans la flûte avec la bouche donc avec de l'air humidifié par la respiration qui a tendance à faire hérisser les fibres du bois sur cette partie très sensible à l'état de surface.

Dans cette partie l'écoulement de l'air doit être le plus laminaire possible selon sa vitesse, il peut être turbulent lisse, il est par contre parfaitement turbulent dès la sortie de la lumière. Dans cette zone où l'écoulement s'accélère donc où la pression chute progressivement les effets des   couches limites entre la zone d'écoulement centrale et les parois (contre lesquelles la vitesse d'écoulement est nulle) sont prépondérants à tel point que dans une lumière de moins de 3/10 d'épaisseur il n'y a plus de zone où la vitesse est maximale sans frottements contre les parois. Il n'y a plus que des couches limites où la vitesse est freinée par la proximité des parois ce qui en modifie la vitesse de sortie moyenne normalement calculée avec la formule de poiseuille.

C'est aussi ce qui explique le fonctionnement radicalement différent des flûtes des basses avec des lumières plus importantes et le fonctionnement des flûtes des aigües avec des lumières qui sont toutes égales et d'environ 3/10 de mm. tel que nous l'explique les pages extraites du livre " les instruments de l’orchestres"

Voir sur la page 56 les points de vues d'Helmholtz et Rayleigh sur la commande en phase avec la vitesse maximale ou en phase avec la pression maximale et qui ont chacun raison mais pour l'un avec les basses  ou pour l'autre avec les aigües seulement mais pas pour l'ensemble des flûtes.

Voir tout particulièrement l'article sur l’harmonisation par réglage en lumière.

La forme de la lumière vue du dessus doit aussi éviter quelques écueils:

 

 

 

 

Quelques variantes

 

Puis on a trouvé une disposition équivalente pour la VMC, avec une entrée de pied verticale et entrée sur la couronne et une sortie centrale de la VMC:

 

 

 la solution de JCA pour une entrée centrale et une sortie sur la couronne et  l’article sur ce blog pour l'expliquer (on peut remarquer le noyau en 2 parties:

 

                                 

 

une photo du dessin d'un noyau pour flute classique et VMT intégrée entrée verticale!

Comme la flute d'essais du stage

 

 

 

 

 

une photo du dessin d'un noyau pour phicophone et VMC intégrée entrée centrale et verticale:

Les noyaux doit être obturés sur les deux cotés de leurs flancs pour boucher les lacunes et obtenir une étanchéité de l'ensemble.

 

On a bien sur les derniers autres cas:

 

Flute standard avec VMC intégrée alimentation en pied horizontale:

 

 

 

 Flute standard avec VMC intégrée alimentation en pied vertical:

 

La première remarque qui vient au constructeur amateur qui envisage l'utilisation de ces dispositifs c'est que les flûtes ordinaires ont plutôt une alimentation verticale en pied et les les flûtes phicophones ont plus facilement une alimentation horizontale sur l'arrière.

 

Certains préfèrent avoir l'arrivée d'air soit sur le trou central d'une VMC plutôt que sur la couronne:

    

 

 

 

 

 

Mais la souplesse dans l'orientation des vannes et leur membranes permet avec un peu de réflexion d'imaginer des solutions pour tous les autres cas:

exemples divers d'Yvon et Jean-Claude:

 

Une VMC intégrée avec vis de réglage et chambre dans la lèvre inférieure et alimentation horizontale pour une flûte ordinaire.

     

 

 

Comme on peut le voir les possibilités sont largement ouvertes et chacun pourra mettre en œuvre une solution adaptée à son cas personnel. Mais surtout ces dispositifs nous permettent de complètement supprimer la boîte à soupape, donc de gagner de la place, tout en facilitant l'accès aux dispositifs de commande qui une fois individualisés ne modifient jamais les commandes et réglages des autres flûtes qui n'ont pas été concernées par une intervention sur une qui posait un problème.

 

Chaque flûte est raccordée d'un coté par l'arrivée verticale en pied ou par l'arrivée horizontale en arrière à la distribution de l'air de la réserve sur le collecteur qui fait aussi office de distributeur, et de l'autre à la flûte de pan par le tuyau de commande judicieusement placé à l'arrière de la flûte vers le chemin des cartons ou/et  à  une électrovanne dans le cas d'un système midi.

 

 

L'implantation générale montre le gain avec des flûtes ordinaires et une disposition possible pour des flûtes phicophones.

 

      

Comment placer 4 flûtes sur la hauteur des trois premières ... en coudant les deux dernières

 

Une autre façon de placer les 4 basses en façade comme  l’orgue de Paul :

 

 

 

 

 

 

 

 

 recommandation pour les essais et tests sans moteur mais sans manivelle  celle de JCA :

 

 

 

En permettant des interventions individuelles sur chaque flûte avec son système de commande, cette méthode simplifie énormément l'harmonisation, l'équilibre des puissances relatives entre les flûtes, le réglage et l'entretien du débattement de la membrane, le réglage des répétitions avec la vis de réglage sans déséquilibrer une flûte contigüe par le démontage et remontage d'une boîte collective de soupapes avec le risque de tordre un pilote ou de déformation d'une membrane, par la suppression pure et simple de la boîte à soupape.