对于铜器玩家来说,阀门是色谱自由的门户。 在发明之前,铜器被限制在自然谐音系列上 — — 限制是迫使玩家在一个单倍数的集合内工作,并依赖其他哑巴或骗子来改变键。 19世纪初的阀门的引入从根本上改变了乐器的能力,使得整个色谱的音源能够快速、精确地改变。 文章探讨了这种转换背后的力学:阀门系统如何运作,主要设计之间的差别,以及每个玩家和技术人员应该知道他们对于声音的关心和影响。

Brass 仪器中的阀门简史

几个世纪以来,铜器完全依赖于自然谐波系列。 玩家只能从乐器基本音响的超音速系列中产生音符,而这种音符又局限于一个尺寸。 19世纪初的阀门发明 — — 大约在1814年左右被授与海因里希·斯特尔策尔和弗里德里希·布莱赫梅尔 — — 革命化的铜器设计。 通过允许玩家立即添加额外的管线,阀门使得全色尺度可以进入。 这一突破导致了现代小号、角号、风笛、风笛、法国角号、黄昏和大管的开发,改变了铜在管、乐队和独奏演奏中的作用。

最早的阀门专利是“箱阀 ” 和“斯图尔策尔阀 ” , 前者使用弹簧式活塞,滑坡侧面。 这些早期机制容易漏出,需要不断维护,但它们证明了这一概念。 到19世纪中叶,旋转阀(Josef Riedl于1832年发明)和现代活塞阀(François Périnet于1838年完成)作为两种主导设计出现。 采用阀门让Berlioz、Wagner和Ravel等作曲家为铜笔写了要求高的色通道,永远改变了管弦乐纹理。

阀门如何改变气柱

其核心是阀门,它起到通过绕管循环来引导气流的开关作用。当阀门没有按下时,空气会直接穿过主钻。激活阀门打开包括额外长管的端口,有效延长了器身。由于管长与管长反相联,一个较长的柱子会产生一个下注。阀门降低音量的确切间隔取决于所添加的管长。例如,在典型的号角上,第二个阀门会增加足够的管,降低一个半音,第一个阀门会降低两个半音,第三个阀门会降低它三个半音。

该系统允许玩家将阀门结合到仪器范围内的每个色调音符。 比如,将第一和第二阀门加在一起,使两个阀门的管长增加,将音调降低三个半音调(一个小的第三个 ) 。 理解每种组合如何影响音调对于准确的输入至关重要,特别是因为有些组合由于开闭和闭合的管的物理作用而略微尖锐。

阀门类型:活塞对扶轮社对他人

活塞阀

Piston valves are the most common type, found on trumpets, cornets, flugelhorns, many tubas, and some early design euphoniums. They consist of a cylindrical piston that moves vertically inside a sealed casing. Each piston contains three or four ports (holes) that align with the casing’s openings when the valve is up (closed) or down (pressed). When the player pushes the button, a spring-loaded mechanism drives the piston downward, rerouting the air through the auxiliary tubing. Releasing the button returns the piston to its original position via the spring.

活塞阀的优点包括动作快和正触觉反馈,使其对快速通道十分理想,但是,它们需要精确的垂直对齐和定期润滑以避免粘着. 现代活塞阀大多用镍银或不锈钢制成来抵御腐蚀和磨损,设计很坚固,但容易受到干扰外壳活塞的泥土或碎片的干扰.

扶轮阀

法国角和许多管弦乐管上都常见旋转阀。旋转阀不是上下移动,而是转动转盘,有两三个通道。转盘转动(通常通过杠杆操作连接)时,气路开关从主钻到外管。旋转阀提供了非常平滑、低阻力的气流,因为港口可能较大,转弯不太突然。这使它们喜欢腿形和梅花色。

旋转阀在制造方面需要非常精确的操作,转子与外壳之间的清除非常严格——通常以百分之一的毫米测量,随着时间的推移,转子穿戴会导致空气泄漏,从而降低音调和反应,维修涉及定期拆卸、清洁和轻转子油的应用,连接机制(通常是弦或齿轮)也必须调整,以确保可靠的旋转。

维也纳和其他阀门类型

维也纳阀门(也称为 " 双管管 " 或 " 维也纳小号阀门 " )不太常见但具有历史意义。 它将两个对立的活塞结合在一起,它们相互滑动,提供了独特的感觉和稍有不同的音响特性。 此外,一些很早的仪器也使用了 " 箱 " 或 " 斯多尔策尔 " 阀门,在阀门演化中具有原始但又重要的踏脚石。现代的双管阀门仍然用于一些历史复制仪器,有时还用于新的定制喇叭。

虽然活塞和旋转设计主导市场,但制造商继续探索混合系统(如轴流阀),以综合两者的优势。 对大多数玩家来说,活塞和旋转的选择都降至乐器类型,个人偏好,以及音乐背景上.

阀门洞穴里的机械师

为了充分理解阀门如何运行,可以将内部通道直观化。在活塞阀门中,有三四个端口在90度角度钻孔。当阀门处于休止状态(没有按压)时,端口会使空气能够直接流经主钻孔。活塞压低时,端口会与连接到额外管状电路的不同管孔连接。这常常被描述为“U-turn ” , 穿过加注的管,回到主钻孔。

旋转阀使用旋转器, 旋转阀通过旋转阀进行曲折。 在中性位置上, 与主轴连接的通道线。 旋转转阀通过一个季度, 使通道与绕行管一致。 动作是平滑的, 但需要机械连接。 因为旋转阀的空气路径更长, 包括两个90度的转弯, 一些玩家觉得它引入的阻力比设计良好的活塞阀要大。 然而, 整体阻力在很大程度上取决于阀门口和连接管的具体尺寸。

空气路径和密钥精确度

将气柱长度改变为固定的量(例如,增加一个应使基本量降低整个步骤的长度),只有在阀门单独使用时才完全有效。 当两三个阀门同时被压住时,结合的管长往往会产生一个略微尖锐的球体。这是因为所添加的管段相互间相互作用,主轴以非线性方式承载。为了补偿,有些仪器会包含第四个阀门(特别是在管和 ⁇ 上),或者使用一个补偿系统,在使用某些组合时自动添加额外的管.

另一个机械因素是阀门端口的“venturi效应 ” 。 横截面区的变化和突然的方向变化会引发动荡。 制造商塑造了端口、裂缝边缘,有时通过阀门将隆起的波浪扩大以尽量减少这种效应。 精心设计的阀门块有助于整个范围的自由吹动感和一致反应。

理解阀门组合和激发

玩家很快得知并非所有阀门组合都是平等的,最常见的妥协涉及第三阀门,在许多仪器上单用时会产生略尖的低C#和D,在第三阀门滑动上添加扳机或可调节的小指环,使玩家能够略微拉出滑动并平整投球. 在专业的管和 ⁇ 上,第四个阀门是标准,可以更好地调低音符,并消除某些尖锐组合的需要.

补偿系统是许多英国式的euphonium和一些管子的组成部分。在补偿仪器中,第四个阀门通过附加的调制环路与其它的调制结合进行空气,自动纠正投球错误。这种设计在Besson和Yamaha补偿euphonium中很常见,被认为是准确低注册播放所必不可少的。

阀门维护和解决问题

即使是最好的阀门机制也会在得不到适当护理的情况下退化。 定期维护可以确保行动顺利、可靠密封和寿命长。

清洁和润滑

阀门每几个月应清理一次。 阀门应脱下, 用无脂布擦净, 用阀门清洁棒和轻度肥皂水清洗管子。 干燥后, 安装一层薄的阀门油( 专用于活塞阀) , 并小心插入, 以避免刮伤金属。 只有为铜器阀设计的油, 普通润滑油才能将工程磨掉 。

旋转阀门 需要拆卸转子的连接和去除. 将转子和外壳用溶剂(类似凹陷的酒精)清洗干净,以去除老油和残片. 重新组装一个非常轻的转子油外套. 调整连接,使转子精确地停在开阔和闭合的位置上. 调整不善的旋转阀门可以漏出空气或产生闪烁的噪音.

常见问题和解决办法

  • 粘结阀: 通常由泥土、旧油或冬季凝结引起的。清洁和再生。如果坚持下去,请检查喷雾器或活塞上的损坏。
  • 滑动动作: 通常由于外皮油或磨损的弹簧. 泉水一旦衰弱,就替换泉水,并考虑用更轻的油来更快地行动.
  • 空气泄漏: 漏漏会造成塞塞和丢失高音符,它们可能来自旧活塞/涡轮、损坏的弹壳钻孔或错配的港口。在严重的情况下,阀门可能需要专业的重新加亮或更换。
  • 通常从松散的按钮或弹簧中发出。 将弹簧固定,并确保弹簧不会在弹壳内发芽。
  • 调谐问题:[ 活塞阀门必须与端口完全对齐. 许多制造商在阀门上标上点或号; 不正确的方向会产生低响应和柔软的插入.

何时寻求专业修复

如果简单的清洁不能解决粘滞或漏泄阀门,请将仪器交给合格的修理技师。试图用过度的力擦除活塞可以去除金属,使装置更坏。同样,更换转轴轴轴承或调整连接许可最好留给专业人员。建议每年由技术员对定期使用的任何仪器进行维修。

阀门设计如何影响声音和可玩性

阀门材料和端口尺寸决定了乐器的整体阻力和顶部特征。 大多数现代小号使用硬币活塞(一种镍币合金),因为它们硬且耐腐蚀。 刹门活塞有时用于古装式乐器上,发出略微暖和但耐久性较小的声音。阀门块的钻头——内径——直接影响角的“圈 ” 。 更大的钻头可以减少阻力,但需要更多的空气支持,而较小的钻头可以少费力地产生更突出重点的声音。

旋转阀设计极大地影响了法国角的反应。 旋转阀的内部通道必须小心地定型以避免动荡。 许多顶级角使用精确的镍银轮转子。 与直接活塞动作相比,连接系统(弦或机制)引入了轻微的延迟,但许多角玩家认为在仪器正确设置时这种延迟可以忽略不计。

除了材料外,阀门相对于口具和钟的放置也影响了内化。 在一些仪器中,第三阀门被放置一个较长的调滑,以帮助平整尖锐的第三阀组合。 这种设计选择反映了制造商平衡和可操作性的方法。

阀门机制中的现代创新

最近几十年,通过先进制造,阀门动作有所改善。计算机数字控制(CNC)机械化现在生产活塞和转子,具有微缩耐受性。这减少了“拍拍”(手接)的需要,并产生了更一致的仪器。一些制造者引入了碳纤维或聚合物组件以减少重量,尽管这些组件尚未成为主流。电子辅助设备,如探测阀门位置的传感器,被用于教学和研究,但目前没有生产仪器用来取代机械阀门。

另一种创新是一些旋转阀门上的“空气制动”或“钟”系统,该系统可以缓冲停止,减少噪音和磨损。 对于活塞阀门,新的弹簧材料(如不锈钢和涂层弹簧)可以改善寿命,减少“平”声。 此外,一些制造商现在提供模块阀门块,允许玩家在不更换整个仪器的情况下互换不同的胎体大小或材料。

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结论

了解阀门操作的力学可以让黄铜演奏家对仪器做出明智的选择,诊断问题,并尽其所能。 从简单而有效的活塞阀门到优雅的旋转机制,阀门设计是物理、工艺和人工工程学的结合。 通过保持阀门清洁、润滑和适当调整,音乐家可以确保乐器在多年的奖励实践和表现中可靠地响应。 阀门技术的持续发展保证了更精确和轻松,但基本原则保持不变:通过外管将空气转向扩大乐器的色谱可能性。 掌握这些原则是每个黄铜演奏家表达准确演奏的基础。