Клапаны духовых инструментов — это клапаны , используемые для изменения длины трубки духового инструмента , позволяющие исполнителю достигать нот различных гармонических серий . Каждый нажатый клапан перенаправляет поток воздуха через дополнительные трубки индивидуально или совместно с другими клапанами. Это удлиняет вибрирующий столб воздуха, тем самым понижая основной тон и связанные с ним гармонические серии, производимые инструментом. Клапаны латунных инструментов требуют регулярного обслуживания и смазки, чтобы обеспечить быстрое и надежное движение.
Первые музыкальные инструменты с поршневыми клапанами были разработаны сразу после начала XIX века.
Первым из этих типов был клапан Stölzel, носивший имя его изобретателя Генриха Штельцеля , который впервые применил эти клапаны к валторне в 1814 году. До этого момента не было успешной конструкции клапана, и валторнам пришлось остановиться. раструб инструмента, что значительно ухудшает качество тона для достижения частичной хроматической гаммы . [1]
В клапане Stölzel воздух поступает через нижнюю часть корпуса клапана, вверх через полый нижний конец поршня и через отверстие в петлю клапана. Затем воздух подается через наклонное отверстие в поршне в короткую трубку, соединяющую клапаны, откуда он затем направляется через второй клапан и наружу. Однако у этого типа клапана были свои проблемы. Это заставило воздух согнуться, а поворот на 90 градусов разрушил канал ствола, вызвав значительное нежелательное противодавление. Эти проблемы позже были решены с помощью двухпоршневого клапана. [2]
Двухпоршневой клапан , также называемый Венским клапаном или насосным клапаном , представляет собой тип клапана, который предшествовал современному однопоршневому клапану Перине. Впервые он был исполнен на трубе в 1821 году Кристианом Фридрихом Заттлером из Лейпцига . [3] В этом типе клапана одновременное движение двух поршней изгибает поток воздуха под двумя прямыми углами, создавая дополнительный контур клапана. Эти повороты вызывают сужение канала ствола , из-за чего играть на инструменте становится сложнее. Сначала два поршня приводились в действие рычагом, соединенным раскосами, но более поздняя венская модель этих клапанов приводилась в действие длинными стержнями, соединяющими поршни с подпружиненными клавишами на другой стороне инструмента.
.png/1280px-MIMEd_3339._Tenor-bass_valve_trombone_in_Bb-F_(white_balance).png)
Хотя они почти во всех странах вышли из моды по сравнению с современными клапанами, их часто называют «Венскими клапанами», потому что они до сих пор используются почти исключительно в Вене , Австрия, где музыканты предпочитают плавное легато и натуральный духовой тембр. Венская система широко использовалась в Германии на многих духовых инструментах, включая трубы, до 1850 года, а также как Système Belge на клапанных тромбонах в Бельгии в начале 20 века.
Современный поршневой клапан, который сегодня используется в большинстве латунных инструментов с клапанами, был изобретен Франсуа Перине в 1838 году и запатентован в 1839 году. Иногда их называют клапанами Перине в честь изобретателя. [4] Они работают, направляя воздух под углом через отверстия в штоке клапана, так что петля трубок попадает в воздушный поток, тем самым уменьшая шаг. Приклад клапана имеет цилиндрическую форму и перемещается вверх и вниз через цилиндрический кожух большего размера.
Небольшой клапан Перине, встроенный в мундштук тромбона, перпендикулярный хвостовику, чтобы изменить диаметр горла для облегчения воспроизведения верхнего регистра, был запатентован Чарльзом Э. Стейси в 1924 году. [5] [6]
Адольф Сакс изобрел инструменты с шестью независимыми поршневыми клапанами (по три на каждую руку), но играть на них были способны лишь самые ловкие музыканты. Длинные дополнительные трубки, используемые каждым из шести клапанов, также делали инструменты тяжелыми и громоздкими для игры. [7]
В современных клапанных духовых инструментах, в которых не используются ни поворотные, ни венские клапаны, используется клапан этого типа в наборе из трех штук, предназначенных для понижения инструмента на два, один и три полутона соответственно, что в совокупности снижает высоту звука инструмента до тритона . . Некоторые инструменты (например, туба и эуфониум) добавляют четвертый клапан, который еще больше понижает высоту звука на идеальную четверть.
Немецкому музыканту и изобретателю Йозефу Ридлину приписывают первое использование поворотных клапанов на медных духовых инструментах в 1832 году . корпус клапана и вращающийся на шпинделе. Локоть-образные отверстия или «костяшки» в роторе направляют воздушный поток в дополнительную длину трубки клапана, когда ротор поворачивается на 90 °, тем самым уменьшая шаг. Порты можно вырезать или просверлить в роторе, изготовленном из цельного куска латуни, а иногда они могут представлять собой короткие куски трубок, припаянные к собранному или отлитому ротору.
С конца 20-го века было внесено множество других инноваций в конструкцию и производство традиционных поворотных клапанов, направленных на улучшение их сопротивления и других игровых характеристик. В клапанах Willson Rotax и CAIDEX, а также в клапанах Greenhoe между портами используются вентиляционные отверстия, позволяющие воздуху выходить через ротор при переключении ротора. Это устраняет «хлопок», слышимый или ощущаемый при использовании традиционного поворотного клапана. В других конструкциях используется ротор большего диаметра для размещения портовых трубок с круглым или постоянной площадью поперечного сечения, что помогает устранить кажущуюся «заложенность» клапанов; В более ранних конструкциях использовались узкие эллиптические трубы, которые можно было разместить в роторе меньшего диаметра. Немецкий производитель Meinlschmidt запатентовал ротор «Open Flow» с самосмазывающимися спиральными каналами в шпинделе ротора и открытыми круглыми портами. [8]
Валторны почти всегда имеют поворотные клапаны, и они встречаются на большинстве оркестровых туб F и CC и цимбас . В большинстве европейских оркестров, особенно в Германии, они также используются для труб, басовых труб и туб Вагнера .
Клапаны крепления Trombone F обычно являются поворотными, хотя желание сохранить «открытость» секции клапана за счет устранения изгибов клапана и трубок на 90 ° привело с 1970-х годов к созданию многих радикальных конструкций клапанов, таких как клапан осевого потока Thayer и Hagmann. клапан .
Клапаны осевого потока являются альтернативой традиционному поворотному клапану, используемому на тромбонах, с насадками на клапан. Запатентованный Орлой Эд Тайером в 1978 году, он использует конический ротор, ось шпинделя которого параллельна трубке, и отклоняет направление воздушного потока всего на 28° или меньше. В нескольких последующих патентах была предпринята попытка решить проблемы с надежностью и утечками с использованием пружинных натяжителей и более легких материалов ротора, а патент 2011 года значительно улучшил действие, стабильность и надежность клапана за счет установки подшипников на обоих концах шпинделя ротора. [9] Винсент Бах использовал эту конструкцию для своего «Infinity Valve» на своих тромбонах «AF», заменив старую конструкцию Thayer на своих тромбонах с обозначением «T», которые сейчас сняты с производства. [10]
Несколько других конструкций поворотных клапанов возникли в результате попыток создать воздушные пути через клапан, чтобы избежать перегибов трубок, вызванных традиционными портами ротора. В наиболее распространенном из них, клапане Хагмана, ротор имеет три отверстия: одно прямое и два, когда клапан зацеплен, которые изгибаются всего на 45 ° и выходят через верхнюю часть корпуса клапана, а не через ротор. самолет. Клапан SE Shires «Tru-Bore» аналогичен, но использует совершенно прямой путь в положении по умолчанию, а также имеет более простое изготовление и повышенную надежность. [11] Более ранние конструкции трехходовых клапанов, такие как клапан Миллера и клапан Зельмера «К», использовали более высокий цилиндр для отклонения воздуха через два S-образных сустава, а не через верхнюю часть корпуса клапана. [12]