dmuchawa elektryczna

Choć dmuchawa elektryczna nie jest miechem, jej opis zamieszczono właśnie w tym miejscu, ponieważ stanowi ona element układu zasilania organów w sprężone powietrze, a układ ten jak wiadomo kojarzy się w pierwszej kolejności z miechami.

Dmuchawa elektryczna jest urządzeniem służącym do sprężania powietrza i pompowania go do rezerwuaru, z którego zasilane są wszystkie odbiorniki w organach. Jest to więc element, który w systemie zasilania organów w sprężone powietrze zastępuje podawacz (czerpak) obsługiwany przez kalikanta. Dmuchawy są bardzo powszechnie stosowane tak w nowoczesnym budownictwie organowym jak i w przypadkach modernizacji historycznych instrumentów. W instrumentach z miechami wyposażonymi już w podawacze, pomimo zainstalowania dmuchawy, na ogół nie eliminuje się istniejących czerpaków, pozostawiając je jako awaryjne źródło zasilania w sprężone powietrze. Jak wspomniano, dmuchawą można zastąpić czerpak (czerpaki), jednak niemożliwe jest całkowite wyeliminowanie miecha, a zwłaszcza magazynu (rezerwuaru) będącego elementem miecha dwuczęściowego. Właśnie dlatego w nowszych organach spotyka się dmuchawy współpracujące z samym rezerwuarem.

Podstawowym elementem dmuchawy jest specjalnie skonstruowany wirnik, który zamknięty jest w obudowie dmuchawy; wirnik napędzany jest silnikiem elektrycznym. Zewnętrzną budowę dmuchawy ilustruje poniższa fotografia.

dmuchawa elektryczna - Foto: katalog Aug. Laukhuff GmbH & Co - www.laukhuff.de title=

Zaprezentowano tutaj dmuchawę, która w czasie pracy ułożona jest poziomo i która nie jest wyposażona w żadną osłonę otworu wlotowego.

Sam wirnik (zamknięty w obudowie) - bez wdawania się w zawiłe szczegóły konstrukcyjne - zbudowany jest z dwóch okrągłych tarcz, które połączone są ze sobą m.in. za pomocą kilkudziesięciu małych łopatek rozmieszczonych na brzegu tarcz. Łopatki te zamocowane są pod pewnym kątem tak, aby obracający się wirnik wyrzucał cząsteczki powietrza na zewnątrz. Duża ilość powietrza gromadzącego się na zewnątrz wirnika w obudowie dmuchawy powoduje wzrost ciśnienia; to sprężone powietrze odprowadzane jest z obudowy przez otwór wylotowy do rezerwuaru i dalej do odbiorników.

Dokładnie wyważony wirnik z jednej strony osadzony jest na wale silnika napędzającego dmuchawę, z drugiej natomiast w tarczy wirnika znajduje się otwór, do którego przymocowana jest ssawa. Ssawą przez odpowiedni otwór w obudowie dmuchawy powietrze atmosferyczne dostaje się do dmuchawy z zewnątrz.

dmuchawa elektryczna - Foto: katalog Aug. Laukhuff GmbH & Co - www.laukhuff.de

Bardzo często spotyka się dmuchawy z wirnikiem pionowym (fotografia obok). W przedstawionej dmuchawie dodatkowo można zauważyć skrzynkę osłaniającą otwór wlotowy ssawy.

W katalogach producentów i dystrybutorów dmuchaw znaleźć można bardzo dużą ilość różnych rozwiązań konstrukcyjnych, z których na ogół każde występuje dodatkowo w wielu wariantach różniących się poszczególnymi parametrami.

warianty umieszczenia otworu wylotowego w obudowie dmuchawy - Rys. katalog Aug. Laukhuff GmbH & Co - www.laukhuff.de

Sama obudowa może być różnie skonstruowana ze względu na usytuowanie otworu wylotowego (rysunek obok). Różne warianty obudów pozwalają na łatwiejsze dobranie dmuchawy do warunków przestrzennych i konstrukcyjnych w jakich ma zostać zastosowana.
Różnorodność dmuchaw stosowanych w budownictwie organowym jest bardzo duża. Dmuchawy oprócz posiadania różnych obudów różnią się również m.in. wydajnością, ciśnieniem, wymiarami, sposobem zasilania (silniki jedno- bądź trójfazowe), prędkością obrotową, poziomem hałasu itp.
Ten ostatni parametr, tzn. poziom wytwarzanego hałasu, a właściwie dążenie do jego minimalizacji sprawia, że do napędzania dmuchaw obecnie najczęściej stosuje się silniki cichobieżne; silniki tego typu wykorzystują łożyska ślizgowe, co sprawia że urządzenia te pracują dużo ciszej niż przemysłowe silniki z łożyskami kulkowymi. Czasem jednak i tak poziom hałasu i wibracji powodowanych przez pracującą dmuchawę może okazać się zbyt wysoki. W takich przypadkach stosuje się specjalne obudowy wygłuszające, które w dużym stopniu izolują dmuchawę od otoczenia zewnętrznego.

Przykład takiej obudowy z zamontowaną w jej wnętrzu dmuchawą pokazano na poniższej fotografii.

obudowa dmuchawy - Foto: katalog Aug. Laukhuff GmbH & Co - www.laukhuff.de

Szczelnie zamknięta obudowa znacznie ogranicza poziom hałasu emitowanego przez pracującą dmuchawę, jednak w pewnym stopniu pogarsza sprawność takiego urządzenia. Objawia się to kilkuprocentowym spadkiem ciśnienia wytwarzanego przez taką dmuchawę (w porównaniu z dmuchawą pracującą bez obudowy izolującej).
Dmuchawa zamontowana jest w obudowie najczęściej na specjalnych gumowych poduszkach, co znacznie ogranicza drgania przenoszone na obudowę i konstrukcję, do której jest ona przymocowana. Dodatkowo połączenie samej dmuchawy z rezerwuarem, bądź kanałami, którymi płynie sprężone powietrze realizuje się bardzo często za pomocą elastycznego (przeważnie skórzanego) rękawa (fotografie poniżej); rozwiązanie to pozwala znacznie ograniczyć przenoszenie wibracji z dmuchawy na dalsze elementy konstrukcyjne organów.

Elastycznym rękawem sprężone powietrze tłoczone jest z dmuchawy do rezerwuaru (w dalszych opisach znajdą się informacje dotyczące jeszcze jednego, dodatkowego urządzenia, które montowane jest pomiędzy dmuchawą i rezerwuarem). Magazyn sprężonego powietrza (rezerwuar) jest elementem bez którego dmuchawa nie mogłaby prawidłowo zasilać organów; niemożliwe jest bowiem podłączenie dmuchawy bezpośrednio do wiatrownicy. Dmuchawa funkcjonuje w ten sposób, że gdy pobierana jest z niej niewielka ilość sprężonego powietrza, wytwarzane ciśnienie jest wyższe, spada ono natomiast wraz ze zwiększaniem się ilości pobieranego powietrza. Tak więc w takiej sytuacji, bezpośrednie podłączenie dmuchawy do wiatrownicy, powodowałoby gwałtowne zmiany ciśnienia tłoczonego powietrza; wynika to z wciąż zmieniającej się ilości czerpanego z dmuchawy powietrza (zapotrzebowanie na powietrze stale się zmienia w zależności od ilości wciśniętych klawiszy i włączonych rejestrów). Takie wahania ciśnienia są niedopuszczalne gdyż negatywnie wpływają na czystość intonacji piszczałek i wysokość dźwięku. Właśnie po to aby uniknąć zmian ciśnienia stosuje się magazyny sprężonego powietrza (rezerwuary), które gromadzą powietrze i uzupełniają jego niedobory powstające w trakcie gry.

Jednak również w układzie dmuchawa-rezerwuar napotykamy pewne techniczne trudności związane ze zmieniającym się zapotrzebowaniem na sprężone powietrze w trakcie gry. Aby układ ten działał jak najbardziej efektywnie pomiędzy dmuchawą i rezerwuarem montuje się na ogół jeszcze jedno urządzenie - tzw. skrzynkę regulacyjną.
Zanim jednak budowa skrzynki regulacyjnej zostanie bliżej omówiona, rozważmy działanie układu dmuchawa-rezerwuar bez skrzynki regulacyjnej?
Zasada funkcjonowania byłaby zbliżona do tej, którą omówiono w opisach miechów dwuczęściowych. Oczywiście z tą różnicą, że w rozważanych teraz przypadkach to dmuchawa elektryczna a nie czerpaki (podawacze) tłoczą powietrze do magazynu. Dmuchawa musi być tak dobrana, aby zapewniła wystarczającą ilość sprężonego powietrza organom w czasie gry niezależnie od tego czy organista gra w górnym czy dolnym rejestrze, melodię w pojedynczym głosie czy akord w Tutti, itp. Zastosowanie odpowiednio wydajnej dmuchawy powoduje w pewnym momencie całkowite napełnienie magazynu (dzieje się tak zwłaszcza w trakcie przerwy w grze lub w trakcie gry z wykorzystaniem niewielkiej ilości głosów). W takim przypadku otwiera się zawór bezpieczeństwa znajdujący się w górnej pokrywie rezerwuaru; chroni to miech przed pęknięciem na skutek nadmiernego wzrostu ciśnienia. Przez uchylony zawór powietrze wydostaje się na zewnątrz miecha, a dalsze jego pompowanie wydaje się bezcelowe. Można oczywiście wyłączyć dmuchawę i czekać aż wieko miecha stopniowo opadając osiągnie pewien minimalny poziom, przy którym dmuchawę należy włączyć ponownie. Jednak częste włączanie i wyłączanie dmuchawy powoduje szybsze zużycie tego urządzenia, większy pobór energii a także dodatkowy hałas związany z rozruchem. Drugim rozwiązaniem jest pozostawienie pracującej dmuchawy pomimo całkowitego wypełnienia miecha. Uchylony zawór bezpieczeństwa nie pozwoli oczywiście na uszkodzenie rezerwuaru, jednak wypływaniu sprężonego powietrza przez stosunkowo niewielki otwór zaworu bezpieczeństwa towarzyszy głośny szum, który z pewnością jest efektem niepożądanym. Właśnie w tym miejscu z pomocą przychodzi wspomniana już skrzynka regulacyjna. Jej zadaniem jest regulacja ilości sprężonego powietrza pompowanego z dmuchawy do magazynu miecha, w zależności od stopnia jego napełnienia. Sposób połączenia dmuchawy z rezerwuarem, z wykorzystaniem elastycznego rękawa i oczywiście skrzynki regulacyjnej, przedstawia ilustracja poniżej (linia przerywana łącząca wieko magazynu ze skrzynką regulacyjną jest schematycznym przedstawieniem "sprzężenia" tych dwóch elementów).

sposób połączenia dmuchawy z rezerwuarem

Tak na tym rysunku, jak i na wszystkich następnych przedstawiono współpracę dmuchawy z miechem magazynowym. Trzeba jednak pammiętać, że aktualnie bardzo często używane są miechy pływakowe.

Jak jest zbudowana i jak działa skrzynka regulacyjna?
Istnieje wiele różnych rozwiązań konstrukcyjnych tego urządzenia; kilka z nich zostanie omówionych poniżej.
W pierwszym rozwiązaniu wykorzystana jest drewniana bądź metalowa zasuwa (na rysunku poniżej zaznaczona kolorem czerwonym).

budowa skrzynki regulacyjnej

Wylot dmuchawy połączony jest elastycznym rękawem z otworem wlotowym skrzynki regulacyjnej. Otwór wylotowy skrzynki jest zarazem otworem wlotowym miecha. Właśnie otwór wylotowy skrzynki przesłaniany jest zasuwką, która połączona jest sztywnym drutem z górną, ruchomą pokrywą miecha. Na powyższym rysunku przedstawiono przekrój opróżnionego miecha. W tej sytuacji jego górna płyta znajduje się w najniższym położeniu, co skutkuje całkowitym otwarciem otworu wlotowego do miecha (zasuwa jest w dolnym położeniu i w ogóle nie przesłania otworu doprowadzającego powietrze ze skrzynki regulacyjnej do pudła miecha). Jeśli w tej sytuacji zostanie włączona dmuchawa, powietrze bez przeszkód będzie przepływało z dmuchawy do rezerwuaru. Ciśnienie powietrza gromadzonego w miechu będzie wzrastać aż do osiągnięcia takiej wartości, przy której obciążona, górna pokrywa miecha zacznie się unosić. Wraz z pokrywą unosi się zasuwka w skrzynce regulacyjnej, co powoduje stopniowe przesłanianie otworu, przez który powietrze napływa do magazynu. Gdy wieko miecha osiągnie skrajne, górne położenie (rezerwuar jest całkowicie napełniony) również zasuwka znajdzie się w najwyższym położeniu, co spowoduje całkowite zamknięcie otworu, którym powietrze napływa do miecha. Mimo bezustannej pracy dmuchawy powietrze nie dostaje się już do miecha i taki stan trwa do chwili, w której z rezerwuaru zostanie pobrana pewna ilość powietrza, co spowoduje opadnięcie płyty miecha.

W zależności od ilości pobieranego powietrza wieko opada z różną prędkością, a jego położenie może się ustabilizować na różnym poziomie. Ale im opadnie ono niżej tym bardziej opadnie zasuwka w skrzynce regulacyjnej, a im niżej opadnie zasuwka tym mniej będzie ona przesłaniać otwór, którym powietrze napływa z dmuchawy do miecha. W ten sposób powstaje sprzężenie zwrotne, które zapewnia efektywne działanie całego układu.

Aby nie zaciemniać powyższych ilustracji pominięto w nich element, który bardzo często występuje w połączeniach dmuchawa-rezerwuar. Chodzi o zawór kierunkowy, niezbędny do prawidłowego funkcjonowania takiego układu w przypadku gdy magazyn może być napełniany również ręcznym (bądź nożnym) czerpakiem. Rozwiązanie z zaworem zwrotnym przedstawia poniższa ilustracja.

zawór kierunkowy w rezerwuarze współpracującym z dmuchawą lub czerpakiem

Zawór ten zamontowany jest w ten sposób, że pozwala na przepływanie powietrza przez otwór tylko w kierunku od dmuchawy do magazynu. Gdy powietrze dostarczane jest przez samą dmuchawę zawór ten właściwie nie jest konieczny, gdyż dmuchawa stale pracując wytwarza wyższe ciśnienie niż to, które utrzymywane jest w miechu. Kierunek przepływu powietrza jest więc w tym przypadku jasny: z dmuchawy do miecha. Oczywiście po zatrzymaniu dmuchawy powietrze mogłoby płynąć w przeciwnym kierunku i tej ucieczce powietrza z rezerwuaru może zapobiec zawór kierunkowy. Gdyby jednak założyć, że w czasie gry dmuchawa pracuje nieprzerwanie, zawór ten nie jest elementem niezbędnym. Niezbędnym elementem okazuje się on w przypadku wyłączenia dmuchawy i uruchomienia czerpaków poruszanych przez kalikantów. Jeśli otwór prowadzący do dmuchawy nie będzie przykryty zaworem kierunkowym, powietrze pompowane czerpakami nie będzie się gromadzić w magazynie, lecz będzie z niego uciekać w kierunku niepracującej dmuchawy. Zawór kierunkowy zapobiegnie temu zjawisku. W ten sposób można zapewnić rezerwuarowi dwa źródła powietrza: podstawowe z dmuchawy i awaryjne z ręcznych lub nożnych miechów podających, a zmiana sposobu zasilania nie wymaga wykonywania żadnych dodatkowych czynności przygotowawczych (oczywiście oprócz samego włączenia/wyłączenia dmuchawy i rozpoczęcia/zakończenia kalikowania).

budowa wewnętrzna skrzynki regulacyjnej z roletą skórzaną

W innym rozwiązaniu skrzynki regulacyjnej, do zakrywania otworu doprowadzającego powietrze do miecha stosuje się skórzaną roletę. Wewnętrzną budowę tego typu skrzynki przedstawia kolejna ilustracja.
Roleta nawinięta jest na drewniany wałek, który poruszając się pionowo powoduje jej zwijanie i rozwijanie. Ponieważ otwór wlotowy miecha jest dość duży, konieczne jest przegrodzenie go kilkoma żeberkami na których może się opierać elastyczna, skórzana roleta. Na brzegach wałka z roletą znajdują się rowki, w których nawinięte są sznurki służące do poruszania całym mechanizmem (sznurki nawinięte są w kierunku przeciwnym niż roleta). Sznurki te wyprowadzone są poza skrzynkę, i tam łączą się z orczykiem. Orczyk połączony jest sznurkiem z ruchomą, górną pokrywą magazynu (ilustracja poniżej). Sznurek ten przeprowadzony jest dodatkowo przez dwa bloczki, co daje "efekt zawracania" (unoszenie pokrywy powoduje opadanie rolety i na odwrót; w poprzedniej skrzynce zasuwa poruszała się w tym samym kierunku co pokrywa miecha, tutaj natomiast ruch odbywa się w kierunkach przeciwnych).

skrzynka regulacyjna

Unoszenie się pokrywy miecha powoduje opuszczanie orczyka a wraz z nim drewnianego wałka z roletą. Opadający wałek obraca się powodując rozwijanie rolety i nawijanie sznurków (roleta i sznurki nawinięte są na wałek w przeciwnych kierunkach). Do czasu osiągnięcia przez pokrywę miecha skrajnego, górnego położenia, roleta rozwija się przysłaniając coraz większy fragment otworu doprowadzającego powietrze z dmuchawy do miecha, aż do jego całkowitego zakrycia. Odpływanie powietrza z rezerwuaru powoduje opadanie pokrywy miecha i podniesienie wałka, który obracając się nawija część rolety odsłaniając fragment otworu. Powstaje w tym przypadku sprzężenie zwrotne podobne do omówionego przy skrzynce regulacyjnej z zasuwką: im więcej powietrza w magazynie tym mniejszy otwór, którym powietrze do niego napływa i na odwrót.

przekrój skrzynki regulacyjnej z roletą skórzaną i z zaworem kierunkowym

Również w tym rozwiązaniu montowany jest na ogół zawór kierunkowy, który umożliwia zasilanie rezerwuaru tak z dmuchawy jak i z napędzanego ręcznie lub nożnie czerpaka.
Budowa skrzynki regulacyjnej z roletą jest jak widać bardziej skomplikowana niż skrzynki z zasuwką. Biorąc to pod uwagę można wnioskować, że mniej awaryjnym rozwiązaniem jest właśnie skrzynka z zasuwą; jest ona jednak na ogół większa od skrzynki z roletą.

Przykładowe rozwiązania skrzynek regulacyjnych przedstawiają fotografie poniżej:


Na koniec rozważań o dmuchawach zostanie omówiony sposób zasilania organów, w których różne odbiorniki wymagają różnego ciśnienia powietrza.
Jak wiadomo stałe dostarczanie powietrza o stabilnym ciśnieniu gwarantuje rezerwuar (magazyn). Ciśnienie wytwarzane przez taki miech zależy od stopnia obciążenia jego górnej pokrywy (sprężyny, obciążniki itp.). Nic nie stoi więc na przeszkodzie, aby dmuchawa o odpowiedniej wydajności pompowała powietrze jednocześnie do kilku magazynów, z których każdy będzie wytwarzał inne ciśnienie (przykładowe rozwiązanie współpracy dmuchawy z trzema magazynami przedstawia ilustracja poniżej).(BO)

współpraca dmuchawy z kilkoma rezerwuarami (wytwarzanie różnych poziomów ciśnień)

Dmuchawa wytwarza ciśnienie 120 mm SW (120 milimetrów słupa wody). Powietrze pompowane przez dmuchawę dociera kanałami do trzech miechów (I, II, III). Górne płyty miechów są różnie obciążone i każdy z tych miechów jest wyposażony w oddzielną skrzynkę regulacyjną; każdy z rezerwuarów wytwarza więc inne ciśnienie (80, 92 i 100 mm SW). W takim przypadku poszczególne miechy mogą zasilać odrębne grupy odbiorników, wymagających do prawidłowej pracy powietrza o różnym ciśnieniu (np. wiatrownice poszczególnych manuałów lub pedału, grupy piszczałek czy elementy traktury).
Oczywiście dmuchawa w takim układzie musi się charakteryzować odpowiednią wydajnością (pompowanego przez nią powietrza musi wystarczyć do wypełnienia wszystkich współpracujących z nią rezerwuarów) i odpowiednio wysokim ciśnieniem (musi ono być wyższe od wszystkich poziomów ciśnień, do których wyregulowane są zasilane przez nią miechy).
Zwróćmy również uwagę na sposób połączenia wszystkich miechów z dmuchawą. Miechy II i III są przyłączone oddzielnymi kanałami do kanału głównego; takie rozwiązanie umożliwia np. zastosowanie oddzielnych efektów (np. tremolo) dla tych miechów; gdyby obydwa miechy były zasilane ze wspólnego kanału efekt taki działałby równocześnie na obydwa miechy. W bardzo dużych organach zasilanie w sprężone powietrze realizowane bywa za pomocą kilku dmuchaw, z których każda napełnia miech (miechy) wytwarzające różne ciśnienia.(BO)


2001-2016 © Copyright by Konrad Zacharski