Le vent

L’orgue, à lui seul est un orchestre, mais pour faire chanter chacun de ses tuyaux, il lui faut une grande réserve d’air. Au fil des siècles, les facteurs d’orgues n’ont cessé d’innover la façon d’alimenter les tuyaux en air pour offrir la meilleure qualité sonore.

Le soufflet manuel

Le vent était fourni jusqu’au XIXe siècle par des grands soufflets ressemblant beaucoup à des soufflets de forge en forme de coin (appelés soufflets cunéiformes), actionnés à la main ou aux pieds par un ou plusieurs souffleurs. Ces soufflets étaient souvent disposés derrière l’orgue, dans le soubassement du buffet ou dans un local contigu. Ils étaient montés en série sur un canal hermétique, généralement en bois, nommé porte-vent. Ce dernier distribuait directement le vent aux sommiers chargés d’équilibrer la pression et de la répartir entre les tuyaux.
Le caractère alternatif du cycle gonflage/dégonflage impliquait d’avoir au moins deux soufflets : alors qu’un soufflet se vidait, le souffleur remplissait le deuxième et ainsi de suite. Le souffleur devait alors manipuler le levier du soufflet avec précaution pour ne pas créer de secousses.
Jusqu’au 15ème siècle environ, les soufflets alimentaient directement les sommiers. Ceci avait deux défauts majeurs :

Manuscrit enluminé du Roy David comme organiste
  • la pression de l’air dans les sommiers dépendait directement de l’effort exercé sur les soufflets (les Souffleurs devaient les manipuler avec beaucoup de régularité)
  • cela nécessitait de multiplier le nombre de soufflets.

A partir du 15ème siècle, on a rigidifié et lesté les soufflets d’un poids qui vient se substituer à la force exercée par le souffleur. Lors du gonflage, le souffleur devait exercer un effort plus important, puisqu’il fallait remonter le poids en plus d’aspirer de l’air dans le soufflet.

Illustration extraite du traité L’art du facteur d’orgue de Dom Bedos

Le réservoir

On a ensuite rajouté un soufflet réservoir (encore utilisé de nos jours). Il a pour fonction d’établir une pression du vent constante au moyen de poids disposés sur la table supérieure (ou de ressorts dans certains orgues récents). Il doit aussi éliminer les variations brusques de pression préjudiciables à la qualité du son émis, variations qui surviennent lorsque l’organiste joue des accords répétés par exemple. Il a pris d’abord la forme d’un soufflet cunéiforme lesté par un poids, gonflé par d’autres soufflets cunéiformes (pompes) actionnés par le souffleur. On superposait généralement le tout. Les éventuelles irrégularités étaient masqués par le réservoir, qui était toujours lesté de la même façon et restait toujours gonflé à peu près de la même façon.

Réservoir Cunéiforme

Mais le système présentait encore des défauts. D’abord, on ne connaissait pas encore la balance pneumatique, et on n’avait pas appris à peser l’air pour déterminer le poids dont les soufflets doivent être chargés, en raison de leur capacités, afin d’obtenir la compression proportionnelle et voulue. Ensuite, le réservoir cunéiforme, qui ne s’ouvre que de trois côtés, était très défectueux du fait qu’il ne produit pas une pression égale le long de sa course à cause de la déviation progressive du centre de gravité. Un grand nombre de soufflets étaient souvent insuffisants pour certains instruments.
On inventa donc, au 19ème siècle, le réservoir à lanterne, ou à plis parallèles. La pression est directement liée au poids du lest qu’on a mis dessus. (La pression interne est égale à la pression atmosphérique, plus le poids du lest divisé par la surface du réservoir). Les plis sont maintenus parallèles par un système de barres articulées en “Z”, dont les deux extrémités ainsi que le centre de la barre du milieu sont solidaires des plis.

Les réservoirs à Lanterne ne donnèrent pas tout de suite satisfaction, car parce qu’il y avait trop de plis entrants, ceux-ci, en fin de course, étaient à l’origine d’une surpression. C’est l’horloger anglais CUMMINS qui inventa en 1814 le réservoir moderne, en ayant l’idée d’y mettre autant de plis entrants que de plis sortants. Il a été introduit dans l’orgue par le facteur d’orgue John Abbey. Même presque dégonflé, il donne toujours la même pression que plein.

Réservoir à lanterne de CUMMINS (représenté sans le lest)
Construction d’un réservoir à lanterne

Dans les réservoirs à lanterne de CUMMINS , il y a deux niveaux superposés. Le premier est un pli rentrant et le second un pli sortant, afin d’équilibrer les pressions exercées par le poids des éclisses. Pour que ces plis ne se gonflent pas séparément les tables sont reliées entre elles par un système de parallélogramme. Grâce à ce système on arrive à avoir une pression constante quelle que soit la hauteur de la table supérieure du réservoir.
Les réservoirs de CUMMINS ont été largement utilisés au 19ème siècle et encore aujourd’hui. Certains organistes et facteurs d’orgue trouvent néanmoins qu’ils fournissent un son moins vivant que les soufflets cunéiformes.

On trouve aujourd’hui également des réservoirs à membrane. Un plateau lesté de poids ou comprimé par des ressorts est entouré d’une sorte de boudin (membrane) qui se gonfle avec la pression.

Réservoir à membrane
Ici les ressorts remplacent le lest

Certains instruments de petite taille n’ont pas de réservoirs. C’est la laye qui fait office de réservoir avec une membrane à ressorts placée sur le dessous du sommier.

Le souffleur

Le métier de souffleur était un travail obscur et fatiguant. Le souffleur était payé 12 fois moins que l’organiste. Parfois lors des messes, à défaut d’un “souffleur professionnel”, c’était les enfants qui s’employaient à cette tâche. Une petite clochette (calcant) disposée à côté du soufflet, actionnée par l’organiste suffisamment à l’avance pour remplir les réservoirs d’air, donnait l’ordre au souffleur de commencer à pomper.

Orgue Martin et Joseph Rinckenbach, église St-Michel à Bourbach-le-Haut.
Manette placée à la console actionnant la clochette du calcan placée à côté du réservoir d’air. Photo : Victor Weller

Le ventilateur

On a cherché aussitôt que possible à s’affranchir de la main-d’œuvre, souvent difficile à mobiliser lorsque l’organiste voulait jouer, en mécanisant le fonctionnement des soufflets pompes à l’aide de la machine à vapeur ou même de la force hydraulique, puis du moteur électrique. De nos jours, à de rares exceptions près (reconstitutions d’instruments historiques), la production de l’air sous pression est confiée à un ventilateur électrique dont le bruit du moteur doit évidemment être aussi faible que possible. Il convient, pour des questions de température et d’hygrométrie, que l’air soit aspiré dans le même environnement que l’orgue qu’il alimente.

Ventilateur Laukhuff Ventus

Le ventilateur électrique radial est utilisé pour comprimer l’air et l’envoyer dans le réservoir à partir duquel tous les sommiers des orgues sont alimentés. Les ventilateurs sont utilisées à la fois dans la construction d’orgues modernes et dans les cas de modernisation d’instruments historiques. Si l’orgue possède encore un soufflet à main, on essaie dans la mesure du possible de le garder, ce qui, en plus de sauvegarder l’aspect historique de l’instrument, en fait une source d’alimentation en air de secours.
L’élément de base du ventilateur est la turbine à ailettes spécialement construite où l’air comprimé vient se détendre et prendre de la vitesse. Le rotor est entraîné par un moteur électrique. L’énergie développée par cette turbine est liée à l’équation :

{\displaystyle E={\frac {1}{2}}.m.v^{2}}

où :

  • m = masse d’air déplacée
  • v = vitesse de l’air déplacée
Ventilateur dans son caisson. On aperçoit le filtre à air et les deux trappes d’arrivée d’air.

La qualité musicale d’un orgue dépend beaucoup de celle du vent que l’on fournit. On doit disposer d’un air à pression constante, quel que soit le débit demandé. De plus, le vent délivré par la soufflerie doit être « calme », c’est-à-dire sans turbulences et sa production doit être la plus silencieuse possible.
Bien que les ventilateurs d’aujourd’hui soient très silencieux, on les place dans un caisson insonorisé pour éliminer tout bruit résiduel et rendre la soufflerie parfaitement inaudible. On peut également rajouter un filtre à air pour éviter que des insectes ou grosses poussières ne soient aspirés et envoyés dans les tuyaux, au risque de les rendre muets.

Extrait du catalogue Laukhuff – A chaque taille d’orgue son ventilateur

Le régulateur

Avec les moteurs électriques, on pourrait faire éclater le soufflet s’il n’y avait pas un système régulateur. Le régulateur est placé entre le ventilateur et le réservoir. Il sert à contrôler en permanence la quantité d’air introduite dans le réservoir, en fonction de la consommation d’air induite par le jeu plus ou moins fourni de l’organiste. Son principe peut reposer sur l’ouverture variable d’une soupape ou d’un volet à rouleau par exemple. Lorsque le réservoir se rempli, le rideau se baisse fermant progressivement l’arrivée d’air. La pression d’air fournie par le ventilateur plaque le rideau sur la grille empêchant ainsi toute fuite.

Boîte à rideau Laukhuff
Schéma typique du fonctionnement d’un orgue

1 – ventilateur
2 – boîte à rideau
3 – poulie
4 – soufflet-réservoir
5 – poids
6 – porte-vent
7 – laye du sommier
8 – soupape
9 – touche du clavier
10 – tuyaux

Étape 1 : le ventilateur est éteint, le rideau est levé, le soufflet-réservoir est vide

Étape 2 : le ventilateur est allumé, le soufflet-réservoir se rempli d’air, la corde fait descendre le rideau. Le ventilateur tourne dans le vide tandis que les poids exercent une pression constante de l’air acheminé jusqu’à la laye du sommier grâce au porte-vent. La soupape est fermée retenant ainsi l’air.

Étape 3 : l’organiste abaisse une touche, la soupape s’ouvre, l’air sous pression est envoyé vers le ou les tuyaux activés. Le soufflet-réservoir se vide, le rideau se lève proportionnellement à la descente du soufflet-réservoir et le ventilateur rempli de nouveau ce dernier.

Plus il y a de tuyaux alimentés en air, plus le soufflet-réservoir se vide. Le ventilateur et le soufflet-réservoir doivent donc être correctement dimensionnés pour éviter que l’orgue ne manque d’air.

La pression d’air

La plupart des orgues n’ont pas besoin d’une grande pression. Elle équivaut au souffle des poumons dans une flûte. La pression est mesurée très précisément à l’aide d’un pèse-vent, accessoire inventé en 1677 par Christian FOERNER. L’unité de mesure est le mm d’eau.
Fonctionnement : un tuyau transparent en forme de U partiellement rempli d’eau (parfois colorée pour faciliter la lecture) est fixé sur une planche graduée maintenue verticalement. A l’équilibre de la pression atmosphérique, le niveau de l’eau est identique dans les deux branches du tuyau comme dans un niveau à eau de maçon : c’est le niveau 0.
On applique la pression sur l’une des branches ce qui y fait descendre le niveau de l’eau et monter dans l’autre branche jusqu’au nouvel équilibre. La différence de niveau entre les deux ménisques de l’eau à l’intérieur du tuyau donne la pression en mm d’eau.

Pèse-vent standard

La pression doit être non seulement régulière, mais aussi d’une valeur très précise pour ne pas nuire à l’harmonisation. Elle est généralement mesurée à la sortie du réservoir, là ou elle est stabilisée par les poids ou les ressorts. Il faut savoir que cette pression subira une perte en ligne due à la distance entre le réservoir et les tuyaux, aux coudes des portes-vent, aux tuyaux de postage à cannelures et de la présence de la soupape ou de la vanne à membrane dans certains réservoirs.
Les orgues ont généralement une pression comprise entre 60 à 150 mm de colonne d’eau (soit 5,88mbar à 14,71mbar ou 588 Pa à 1471 Pa), mais certains orgues de très grande taille peuvent atteindre les 300 mm de colonne d’eau (soit 29,42mbar ou 2942 Pa), comme l’orgue de tribune de la Kreuzkirche à Dresde en Allemagne.

Le débit d’air

Le débit est la quantité d’air par minute nécessaire pour faire sonner le maximum de tuyaux pouvant être joués simultanément par l’organiste. Il doit bien être calculé pour éviter que le son ne s’effondre par manque d’air. Il faut compter environ 0,5m³/min par jeu mais certains tuyaux, comme ceux de la soubasse 16′, plus gourmands, nécessitent un débit plus important.

Copain des tuyaux

Copain des tuyaux

Les tuyaux sont mes amis :-)

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