Durchschlagende Zunge

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Stimmplatte mit durchschlagender Zunge

Die durchschlagende Zunge (auch Durchschlagzunge) ist in der Musik ein Streifen Material, meist Metall, der an einem seiner Enden auf einem eng passenden Rahmen befestigt (meist genietet) wird. Der frei bewegliche Teil überdeckt im Ruhezustand mittig die Öffnung des Rahmens, im gespielten Zustand schwingt er durch den Rahmen hindurch und erzeugt dadurch den Ton.

Bei Harmonikainstrumenten werden die durchschlagenden Zungen auch als Stimmzungen bezeichnet. Selten wird das Wort Lamelle anstelle von durchschlagende Zunge verwendet.

Funktion[Bearbeiten]

Hochgeschwindigkeitsaufnahme einer Stimmplatte mit durchschlagender Zunge

Wenn Luft gegen die Zunge geblasen wird, biegt sich diese durch die Öffnung des Rahmens hindurch. Die Luft kann durch die entstehende Öffnung entweichen, der Luftdruck auf die Zunge lässt nach. Durch die Elastizität des Materials schnellt die Zunge zurück, verschließt wieder die Öffnung und unterbricht den Luftstrom, der dann wieder Druck auf die Zunge ausübt, der Vorgang beginnt von vorn. Diese sehr schnellen Unterbrechungen des Luftstromes erzeugen eine Schwingung in der umgebenden Luft und somit eine Schallwelle.

Der entstehende Schall stammt nur zu einem geringen Teil direkt von der schwingenden Zunge. Der Großteil der Schallwellen stammt von der angeregten umgebenden Luft. Im Wesentlichen schwingt die Stimmzunge nur mit ihrer Grundfrequenz, die im Schall enthaltenen harmonischen Oberwellen formen sich dagegen in der umgebenden Luft aus. Das gesamte typische Klangspektrum ist aber wesentlich komplexer und wird auch vom Aufbau des restlichen Instrumentes beeinflusst.

Die Stimmzunge braucht eine geringe Aufbiegung in Ruhelage, damit sie beim Einsetzen des Luftstroms anschwingen kann, siehe Bernoulli-Effekt. Dazu ist eine gewisse Asymmetrie des Aufbaus notwendig. Die übliche Durchschlagzunge kann somit nur in eine Richtung funktionieren.

Es gibt aber Patente für Stimmplatten, die auch bidirektional funktionieren. Manche wurden in der Vergangenheit mit Erfolg verwendet, heute erzeugt aber kein Stimmplattenhersteller derartige Stimmplatten. Vereinfacht beschrieben bestehen derartige Stimmplatten aus zwei Rahmen mit einer Stimmzunge dazwischen. Damit aber in beide Richtungen für den Luftstrom wieder die erforderliche Asymmetrie entsteht, müssen zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden. Dies kann durch zusätzliche Luftführungsschlitze oder durch eine y-förmige Erweiterung der Stimmzunge an ihrem beweglichen Ende erfolgen.

Aufschlagende Stimmzungen sind ähnlich aufgebaut, nur ist die Stimmzunge größer als der Schlitz im Rahmen. Aufschlagende Stimmzungen werden heute in Orgeln für Zungenstimmen verwendet. Ein ähnliches Prinzip verwenden die Doppelrohrblattzungen (gegenschlagende Stimmzungen), wie sie in Holzblasinstrumenten Verwendung finden.

Physik der Stimmzunge[Bearbeiten]

Stimmplatte Zeichnung Schnitt

Die Höhe des entstehenden Tones hängt von den geometrischen Abmessungen und der Masseverteilung in der Zunge ab. Siehe: Berechnung weiter unten in diesem Artikel. Im Instrument wird eine Zunge folgendermaßen gestimmt: Der Ton wird höher, wenn man am freischwingenden Ende ein wenig Metall abnimmt (Stimmzungenende verliert Trägheit); tiefer wird er, indem man in der Mitte Material wegnimmt (Stimmzunge verliert Elastizität - bricht dann aber auch leichter!).

Die Tonhöhe hängt von weiteren Faktoren nur wenig ab: Die Stimmplatte wird von der sie umgebenden Tonkammer, den mechanischen Bauteilen wie den Klappen und dem restlichen Instrument sehr geringfügig beeinflusst. Auch die Lufttemperatur wirkt sich theoretisch (praktisch aber vernachlässigbar) auf die Tonhöhe aus.

Die baulichen Wechselwirkungen müssen nur in der Fertigung und beim Stimmen berücksichtigt werden.

Der Luftdruck, der auf die Stimmzunge wirkt, führt ebenfalls zu einer geringen Tonhöhenverschiebung (Overblow). Höherer Spieldruck führt zum Absenken der Tonhöhe. Bei schwingenden Luftsäulen in Hohlkörpern ist der umgekehrte Effekt der Fall. Hat man genügend Platz, so kann mit der Wahl des mit der Stimmzunge kombinierten Resonanzkörpers dieser Effekt der Tonhöhenabsenkung bei Luftdruckerhöhung kompensiert werden. Je nach Stimmplattenkonstruktion kann die Tonhöhenabsenkung bei erhöhtem Spieldruck unterschiedlich groß sein. Die Verschiebung der Tonhöhe liegt aber meist innerhalb weniger Cent und wird daher auch bei großen Dynamikwechseln kaum wahrgenommen. Handzuginstrumentenspieler, die mit Blasmusikinstrumenten zusammenspielen, sollten das berücksichtigen. Beim Einstimmen sollten Blasinstrumente daher eher unter dem Referenzton des Zungeninstrumentes liegen.

Das exakte Ausstimmen von Handzuginstrumenten kann sehr zeitaufwendig sein (bis zu plus-minus 8 Cent werden je nach Güte des Instruments toleriert).

Hauptvorteil der Stimmplatten gegenüber Orgelpfeifen und Saiteninstrumenten ist, dass die Tonhöhe über extrem lange Zeiträume unabhängig von der Umgebungstemperatur fast konstant bleibt.

Berechnung der Tonhöhe[Bearbeiten]

Stimmzunge

Gesucht ist die Frequenz f, Einheit: Hz, mit der die Stimmzunge schwingt.

Bekannt sein müssen:

  1. Der Elastizitätsmodul E-Modul, Einheit: kN/mm2: Der Elastizitätsmodul E als physikalische Eigenschaft, gemessen bei Raumtemperatur, beschreibt die Steifigkeit des Werkstoffes. Er ergibt sich aus der Steigung der Spannungs-Dehnungskurve im elastischen Bereich beim Zugversuch E=\frac{\mathrm{d}\sigma}{\mathrm{d}\epsilon} mit der Dehnung ε, Einheit: % und der Zugspannung σ, Einheit: N/mm2. Der Elastizitätsmodul ist die Proportionalitätskonstante im Hookeschen Gesetz. Die Materialkonstante für Stahl beträgt etwa 200 kN/mm2
  2. Die Dichte \rho, Einheit: kg/m3: die Materialkonstante für Stahl beträgt etwa 7850 kg/m3
  3. Die Abmessungen: Länge L, Breite b und Dicke (Höhe) h, Einheit: m

Unter der Annahme, dass die Stimmzunge die Form eines Quaders hat, lässt sich über das Volumen V die Masse m der Stimmzunge bestimmen:

m = \rho \cdot V  = \rho \cdot h\cdot b\cdot L

Auf die Stimmzunge wirkt nur ein bestimmter Luftdruck p, Einheit: N/m2, mit dem die Zunge zum Schwingen angeregt wird. Das freie Ende der Zunge ist dabei mehr an der bewegten Masse m beteiligt als der Teil, der in der Nähe der Niete ist. Die Zungenform hat Einfluss auf die Massenverteilung. Die Kraft F, Einheit: N, welche auf die Stimmzunge wirkt, ergibt sich wie folgt:

F = b \cdot L \cdot p

Das Flächenträgheitsmoment I, Einheit: cm4, der Stimmzunge ergibt sich des Weiteren mit:

I = {b \cdot {h}^3\over {12}}

Und dies wiederum führt zu einer bestimmten Auslenkung der Stimmzunge (Auslenkungsweg am beweglichen Ende). Von der Theorie „Biegung eines Balkens“ kann man den allgemeinen Zusammenhang zwischen der wirkenden Kraft F und der Auslenkung s, Einheit: m, ableiten. Er lautet:

s = \frac{F \cdot {L}^3}{3 \cdot E \cdot I }

Daraus lässt sich die Steifigkeit c der Stimmzunge, Einheit: N/m, ableiten:

c = \frac{F}{s} = \frac{3 \cdot E \cdot I}{L^3} = \frac{E \cdot b \cdot h^3}{4 \cdot L^3}

Man beachte, dass die Steifigkeit proportional zum Elastizitätsmodul abnimmt. Bei Erhöhung der Dicke h oder bei Verkürzung der Länge L wird die Steifigkeit beachtlich höher, da sie sich potenziert.

Die Konstante für die tiefste erreichbare Grundschwingung, die \gamma-Konstante wird durch mathematische Näherung hergeleitet und bezieht sich auf den einseitig eingespannten Balken. Sie beträgt \gamma_1 = 1,875. Eine Stimmzunge kann aber auch zu Schwingungen angeregt werden, denen eine andere Konstante zugrunde liegt, diese Schwingungen bezeichnet man als Eigenschwingungen höherer Modes. \gamma_2 = 4,6941, \gamma_3 = 7,8548, etc. Diese Werte gelten nur bei absolut rechteckigen Abmessungen. Werden Breite oder Dicke der Zunge profiliert, verändern sich auch diese Faktoren. Eine Schwingungsberechnung für komplexere Abmessungen, die näher an die realen Abmessungen von Stimmzungen herankommen, ist nur mit der Finite-Elemente-Methode möglich. Die Ergebnisse, die mit der folgenden Berechnung erzielt werden können, sind aber bei profilierten Stimmzungen näherungsweise durchaus brauchbar.

Für die Kreisfrequenz der Stimmzunge ergibt sich:

\omega ={\gamma^2 \over { \sqrt{3}}} \sdot \sqrt{c \over {m}}

mit  \omega = 2 \pi f folgt daraus die Frequenz f:

 f = {\gamma^2  \over {2 \pi \cdot \sqrt{3}}} \cdot \sqrt {c \over {m}}

Setzt man für c und m die entsprechenden basierenden Formeln ein, kann die Formel durch Umformen und Kürzen in die folgenden Formen gebracht werden.

 f = {\gamma^2 \cdot h \over {4 \pi \cdot {L}^2}} \cdot \sqrt{E \over {3 \rho} }

Nach dem Umstellen dieser Gleichung nach L ergibt sich die Länge einer bestimmten Stimmzunge für eine gewünschte Frequenz f:

 L = \sqrt {{\gamma^2 \cdot h \over {4 \pi \cdot f }} \cdot \sqrt{E \over {3 \rho} }}

Das Ergebnis ist nur noch von den Materialparametern abhängig.

Bending[Bearbeiten]

Mundharmonikas nutzen ähnliche Effekte. Dazu werden die Stimmzungen dieser Mundharmonikas etwas anders gefertigt. Möglichst dünne Rahmen und etwas weniger Federkraft mit mehr Flexibilität der Zunge. Physikalisch werden Rachen, Mundraum und der restliche Resonanzraum des menschlichen Körpers in seinen Resonanzverhältnissen verändert, wie dies beim Bilden von Lauten geschieht. Der Spieler, der diese Technik nutzt, spricht praktisch durch die Mundharmonika, vergleichbar mit dem Maultrommelspiel, der Effekt ist jedoch eine tatsächliche Absenkung oder Anhebung der Tonhöhe und nicht nur eine Klangfarbenänderung wie bei der Maultrommel.

An der entstehenden Tonhöhe sind somit der Resonanzraum (im Wesentlichen die Mundhöhle), die eigentliche Stimmzunge und beim Bending auch noch die zweite tiefere Stimmzunge, die sich im selben Luftkanal befindet, beteiligt.

Man sieht also, dass die resultierende Tonhöhe nicht nur von der eigentlichen Stimmzunge bestimmt wird, obwohl diese den hauptsächlichen Beitrag leistet. Mit viel Aufwand wurden auch mehrere Handzuginstrumente so umgebaut, dass die Tonhöhe durch Intensivierung des Tastendrucks abgesenkt werden kann. Dafür gibt es auch entsprechende Patente für die BluesBox von Tom Tonon. Ein relativ neues Patent aus China wurde angemeldet, das die Verwendung von modernen kleinen Neodym Dauermagneten vorsieht, die mechanisch in die Nähe der Stimmzunge gebracht werden und dadurch eine Tonhöhenänderung bewirken. Derzeit wird diese Methode bereits bei einem Mundharmonikamodell angeboten.

Tonqualität der Stimmplatte[Bearbeiten]

Schwingungskurve einer durchschlagenden Zunge:
oben: Auslenkung der Zunge
unten: Oszilloskopbild des erzeugten Tones
  • Maximal erzielbare Lautstärke bei möglichst geringer Tonhöhenschwankung.
Die maximal erzielbare Lautstärke bei gleichen Bedingungen und maximalem Druck, der auf die Stimmzunge wirkt, hängt in erster Linie von der wirksamen Fläche der Stimmzunge ab. Nachdem die Breite der Stimmzunge nicht in die Tonhöheberechnung (Siehe Berechnung) eingeht, kann durch Verbreiterung der Stimmzunge eine höhere Lautstärke erzielt werden. Nachdem die am wesentlichsten beteiligte Fläche in Richtung des bewegten Endes ist, sind Stimmzungen mit in Richtung bewegtes Ende stark verjüngend zulaufenden Zungen leiser als breitere Ausführungen. Die erzielbaren Lautstärkedifferenzen bewegen sich innerhalb 10 dB, da die Breite der Stimmzunge aus Gründen der möglichen Torsionsschwingungen nicht endlos erhöht werden kann. Des Weiteren spielt auch noch die Dicke der Stimmplatte eine Rolle, je länger sich die Stimmzunge im Kanal bewegt, umso länger kann Energie zugeführt werden. Dies gilt nicht bei hohen Tönen. Die Montage der Stimmzunge und die Masse, an der diese befestigt ist, wirkt sich ebenfalls aus. So hat auch eine massivere Ausführung des Zungenfußes einen gewissen Einfluss sowohl auf die Lautstärke wie auch auf die weiteren Aspekte der Tonqualität einer Stimmplatte, es besteht immer eine gewisse Wechselwirkung. Insgesamt sind aber alle Auswirkungen, die von der Befestigung und der Masse abhängen, äußerst gering und dürfen nicht überbewertet werden, da sie auch nicht in weiten Bereichen verändert werden können. Sie sollen aber verdeutlichen, in welcher Richtung eine positive Veränderung erzielt werden kann.
  • Der Dynamikbereich der Stimmplatte hängt bereits stark mit dem gerade Erwähnten zusammen, die maximale Lautstärke wird jetzt als gegeben vorausgesetzt.
Der Dynamikbereich erstreckt sich aber vom leisesten erzielbaren Ton bis zur maximalen Lautstärke (ca. 40–90 dB). Die Ansprechschwelle mit dem geringst möglichen Luftdruck hängt neben einer optimal justierten Aufbiegung der Stimmzunge in erster Linie von der Steifigkeit und der Passgenauigkeit der Stimmzunge zum Rahmen ab. Die Steifigkeit einer Stimmzunge kann nicht wesentlich reduziert werden, da ansonsten die Tonhaltigkeit bei maximalem Spieldruck leidet. Bei einer hohen Güte von Stimmplatten sind Erfahrungswerte in Verwendung, die einen sehr guten Kompromiss darstellen. Billigere Stimmplatten sind oft besonders bei höheren Töne etwas steifer und brauchen mehr Spieldruck. Dünnere, hohe Stimmzungen sind eben aufwändiger zu bearbeiten als etwas dickere. Die Fertigungstoleranz wirkt sich unmittelbar auf ein optimales Ansprechvermögen einer Stimmzunge aus. Schlechtere Stimmplatten brauchen auch meist etwas mehr Zungenaufbiegung, was ebenfalls die Dynamik vermindert. Bei der Fertigung von Maschinenstimmplatten wird heute üblicherweise für Stimmplatten im unteren und mittleren Tonbereich die Steifigkeit etwas herabgesetzt, damit trotz geringerer Genauigkeit und eines höheren Luftverbrauchs die Stimmplatte gut anspricht. Was aber wieder eine Reduktion der maximal erzielbaren Lautstärke zur Folge hat und damit den Dynamikbereich weiter einengt. Zusätzlich sei noch erwähnt, nicht jeder Musiker spielt mit dem gleichen maximalen Spieldruck, somit sollten die besten Instrumente auf den Spieler abgestimmt sein. Um aber zu vermeiden, dass Stimmplatten blockieren, wenn mit zu viel Druck gespielt wird, wird meist eine etwas größere Aufbiegung der Stimmzunge gewählt, als vielleicht für den jeweiligen Spieler erforderlich wäre. Die Fertigungstoleranz wirkt sich auch auf den Luftverbrauch aus. Bessere Stimmplatten haben weniger Luftverbrauch.
  • Der Klang wird vom Obertongehalt der Stimmplatte beeinflusst und ist somit die Zusammensetzung des Tonspektrums.
Auf die klangliche Komponente einer Stimmplatte wirken alle bereits besprochenen Faktoren, daher mag es sein, dass aus klanglichen Gründen eher eine niedrige Qualität von Stimmplatten vorgezogen wird. Über Umwege gehen alle Proportionen der Stimmplatte in das Klangspektrum ein. Die Stimmzunge selbst schwingt mit nahezu sinusförmiger Bewegung. Die Stimmplatte wirkt aber als eine Art Impulsgenerator für die umgebende Luft. Da die Stimmzunge beim Eintreten in den Luftkanal den Luftstrom relativ abrupt unterbricht, entsteht in dieser Phase der Schwingung eine mehr oder weniger steile Flanke im erzeugten akustischen Ton, was vereinfacht bedeutet, dass Obertöne entstehen. Je schärfer die Flanke, desto mehr Obertöne werden erzeugt, präzisere Stimmplatten erzeugen hellere, schärfere Klangbilder. Dazu kommt aber noch, dass die Stimmzunge beim Eintritt in den Luftkanal den Kanal nicht linear verschließt, da sie profiliert ist und selbst ebenfalls Bewegungen ausführt, die eben nicht nur der vereinfachten Sinusbewegung entsprechen. Dadurch entstehen zusätzliche nicht harmonische Obertonanteile. Unter bestimmten Bedingungen kann eine Stimmzunge auch bevorzugt zu Schwingungen höherer Modi angeregt werden. Diese Schwingungen höherer Modi sind aber eher als unangenehm zu bewerten, liegen um ein Vielfaches höher als die Grundschwingung und stehen zu ihr üblicherweise nicht in einem geradzahligen Verhältnis. Beim normalen Spiel sind diese Schwingungen in ihrer Amplitude sehr klein und bilden somit nur eine klangliche Komponente, die bewusst nicht wahrnehmbar ist. Bei Glocken und Gongs sind diese nicht geradzahligen Oberschwingungen, die direkt vom Schallerzeuger abgegeben werden, wesentlich kräftiger ausgeprägt. Bei Glocken ist es üblich, diese „Obertöne“ ebenfalls abzustimmen, damit die Glocke in sich einen sauberen, möglichst reinen Klang ergibt. Bei Stimmzungen wird dies nicht durchgeführt, jedoch bestimmen Form und Feilkontur nicht unwesentlich auch das Klangbild einer Stimmzunge. Das Verhalten der höheren Schwingungen zur eigentlichen Grundschwingung ist nur theoretisch bekannt, da es von den Formverhältnissen der Stimmzunge bestimmt wird. Am einfachsten lässt es sich nur für Balken mit gleichen Abmessungen über die gesamte Länge der Stimmzunge vorausberechnen. Praktisch ist dies aber nie der Fall. Stimmzungen aus unterschiedlichen Fertigungen klingen daher auch immer geringfügig anders, auch wenn sie exakt gleich gestimmt sind! Es macht auch einen Unterschied, ob eine Stimmzunge über die gesamte Länge gleich breit ist oder ob sie konisch zuläuft. Die Feilkurve (Profilierung) und die Gewichtsverteilung, über die Länge der Zunge gesehen, wirken sich ebenfalls auf das Klangbild aus. Weiters besteht eine starke Wechselwirkung mit der Tonkammer, auf der die Stimmplatte montiert ist. Die Zusammenhänge sind äußerst komplex und sind auch bei weitem nicht in allen Details erforscht. Deutlich werden sollte aber, dass es sehr wohl eine Rolle spielt, wie die Stimmplatte beschaffen ist und dass diese nicht so ohne weiteres mit einer gleichwertigen ersetzt werden kann. Es gibt somit eine Menge Faktoren, die das Klangbild einer Stimmplatte beeinflussen. Da aber kaum Angaben verfügbar sind, bleibt ein intensiver Vergleich und die Berücksichtigung des eigenen Geschmacks nicht aus. Es bleibt in weiten Bereichen eine subjektive Beurteilung, da immer ein gewisser Kompromiss notwendig ist.
  • Ansprache und Nachklang
Mit Ansprache bezeichnet man die Reaktionszeit, die vergeht, bis der akustische Ton nach Öffnen einer Klappe erklingt. Dem gegenüber steht der Nachklang einer Stimmzunge, nachdem die Klappe bereits geschlossen ist. In diesen transienten Bereichen des Tons liegt auch eine wesentliche dynamische Klangkomponente, die vom Menschen sehr intensiv wahrgenommen wird. Das Tonspektrum ist gerade in diesen Übergangsbereichen sehr reich an Obertönen, die viele Klanginformationen enthalten. Besonders der Nachklang von sehr tiefen Tönen wird oft als störend empfunden, da der Nachklang eher einem Klirren als einem sauberen Ton entspricht. Von der technischen Seite ist, wie bereits im Vorangegangen erwähnt, ein rasches Ansprechen der Stimmzunge erwünscht. Vom Fertigungsprozess her sind passgenau gearbeitete Stimmplatten auch in der Ansprache verbessert. Es muss aber die Steifigkeit der Stimmzunge zusätzlich optimiert werden, wie auch die Aufbiegung der Stimmzunge. Es besteht somit eine sehr starke Wechselwirkung zwischen Masse, Steifigkeit, Passgenauigkeit und Aufbiegung. Grundsätzlich kann gesagt werden, Stimmplatten mit mehr Masse haben eine längere Ansprechzeit und schwingen auch länger nach. Es ist daher eine Tatsache, dass tiefere Töne immer mehr Ansprechzeit haben als gleichwertige höhere Töne. Aus fertigungstechnischen Gründen und den gegeben Platzverhältnissen im Akkordeon sind Töne über den C1 üblicherweise länger als erforderlich, Töne unter dem a meistens zu kurz, als für optimale Bedingungen wünschenswert wäre. Um dies auszugleichen, werden Feilkurven (Profile) und Gewichte eingesetzt. Es bestehen somit rein physikalisch bestimmte Grenzen. Jedoch gibt es einen kleinen Bereich, in dem Stimmzungen mit der gleichen Tonhöhe durch Verändern des Verhältnisses Masse zu Steifigkeit optimiert werden können, ohne dass dabei andere Gesichtspunkte der Tonqualität zu sehr beeinträchtigt werden. Bei gleichwertigen Stimmplatten mit derselben Präzision führt mehr Masse und höhere Steifigkeit zu einer Erhöhung der Ansprechzeit und des Nachklangs bei gleichzeitig erhöhter Tonkonstanz über den gesamten Dynamikbereich. Umgekehrt führt weniger Masse und verringerte Steifigkeit zu einer Verringerung der Ansprechzeit und des Nachklangs bei gleichzeitig erniedrigter Tonkonstanz über den gesamten Dynamikbereich. Je größer die wirksame Angriffsfläche für den Luftstrom ist, desto rascher spricht die Stimmzunge an. Als wirksame Angriffsfläche ist der bewegte Teil der Stimmzunge zu sehen. Die Wirkung ist im Bereich der größten Auslenkung auch am größten. Ist der hintere Teil in Richtung Niete relativ starr, wie dies bei hohen Tönen der Fall ist, ist dieser Teil auch äußerst gering an der wirksamen Fläche mitbeteiligt. Außerdem spielt auch hier die Aufbiegung der Stimmzunge mit, wenn das vordere Ende zu weit absteht, wird dieses von der Luft umströmt und geht somit nicht mehr vollständig in die wirksame Fläche ein. Zusätzlich sei noch erwähnt, dass eine zu knapp oder zu weit eingestellte Aufbiegung der Stimmzunge die Ansprechzeit ebenfalls erhöht oder sogar verhindert, dass die Stimmzunge zu schwingen beginnt. Außerdem besteht gerade in Bezug auf Ansprache und Nachklang eine sehr starke Wechselwirkung mit den Resonanzbedingungen der Tonkammer und zu einem gewissen Teil auch mit dem restlichen Instrument. Es kommt daher nicht selten vor, dass bestimmte Stimmplatten in den verschiedenen Instrumenten unterschiedlich harmonieren. Fehlerhafte Stimmzungen fallen oft durch eine sehr schlechte Ansprache und auffällig geringes Nachklingen auf. Fehlerhafte Zungenbefestigung oder Materialfehler in der Stimmzunge führen zu einer erhöhten inneren Dämpfung. Oft entstehen in der Stimmzunge, bevor sie endgültig bricht, winzige kleine Risse, diese führen zu einer Verstimmung und Dämpfung der Schwingung. Auch eine ungenügende Befestigung der Stimmplatte und des Stimmstockes führt zu einer Verschlechterung der Ansprache.
  • Paradoxon der Passgenauigkeit.
Die Beschaffenheit des Tonkanals in Zusammenhang mit der Passgenauigkeit einer Stimmzunge hat ebenfalls einen Einfluss auf die Tonqualität. Bei den meisten Stimmplatten werden aus fertigungstechnischen Gründen Tonschlitze mit parallelen Seitenwänden verwendet. Dies ist normalerweise kein Nachteil, bedarf aber einer äußerst sauberen Justierung und Befestigung der Stimmzunge, je enger die Fertigungstoleranzen sind. Stimmzungen führen speziell in der Einschwingphase Torsionsschwingungen aus, und zwar mehr, je breiter und dünner sie sind. Die Stimmzunge verwindet sich dabei ein gewisses Maß und schlägt unter Umständen an den Kanalwänden an, wenn sie tief in den Luftkanal eintaucht. Auch steigt bei extrem knappen Toleranzen unter 0,015 mm die Ansprechzeit wieder an, da es zu mehr Luftwiderstand beim Bewegen der Zunge im Kanal zwischen Kanalwand und Zungenkante kommt. Dem wird entgegengewirkt, indem der Tonkanal nach hinten konisch etwas erweitert wird. Zuviel Erweiterung ist jedoch wieder zu vermeiden, üblicherweise sind bei professionellen italienischen Stimmplatten im mittleren Tonbereich die Tonkanäle um etwa 0,02 mm nach hinten erweitert. Dadurch wird erreicht, dass es wieder einfacher wird, die Stimmzunge zu justieren und dass die Dynamik auch mit höchster Passgenauigkeit der Stimmzunge ein Maximum erreicht. Ähnliches kann erzielt werden, wenn Stimmplatten mit größeren Toleranzen mittels Stemmtechnik nachbearbeitet werden, wie dies früher bei deutschen Stimmplatten oft angewendet wurde und heute noch zum Teil bei Schwyzerörgelis zum Einsatz kommt. Eine Zusatzbemerkung: Stimmplatte und Stimmzunge unterliegen nicht den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, da diese meistens aus verschiedenen Metallen bestehen. Werden präzise Stimmplatten in einer kälteren Umgebung betrieben als Zimmertemperatur, ist es normal, dass Stimmzungen kratzen. Je höher die Qualität eines Akkordeons ist, umso mehr Zeit sollte für die Anpassung an die Raumtemperatur vorgesehen werden, bevor damit musiziert wird.

Konstruktion[Bearbeiten]

Güte[Bearbeiten]

Es gibt wegen der zahlreichen Aspekte der Tonqualität auch heute eine Unzahl von Faktoren, welche die Güte von Stimmplatten bestimmen, die jedoch mit heutigen Mitteln nicht in Tabellen erfasst werden können.

Andererseits gäbe es einige wenige Daten, die in Tabellen von Herstellern bereitgestellt werden könnten, wie Tonhöhe der Stimmplatte, Abmessungen der Stimmzunge, Dicke der Stimmplatte, Passgenauigkeit der Stimmzunge, Art der Schlitzausformung, Steifigkeit der Stimmzunge, genaue Angaben über die verwendeten Materialien. Leider stellen die europäischen Stimmplattenhersteller kaum Daten bereit. Somit sind die Instrumentenbauer auf eigene Tests und auf ihre Erfahrungen angewiesen.

Material und Fertigung[Bearbeiten]

Einzelteile der Stimmplatte

Die Zungen für Handharmonikas wurden früher aus Bronze oder Messing angefertigt, heute sind sie vor allem aus Stahl. Die Stimmzungen für Mundharmonikas werden in der Regel auch heute noch aus speziellen Messinglegierungen angefertigt. Der Grund dafür ist in erster Line darin zu suchen, dass die Atemluft zum Anrosten der Stahlzungen führen würde. (Ausnahmen: Fa. Seydel baut seit 2007 auch Modelle mit Edelstahlstimmzungen, Kindermundharmonikas aus Plastik haben meist Plastikstimmzungen.) Aber auch andere Materialien für Stimmzungen sind denkbar, zum Beispiel wurden Prototypen aus Titan angefertigt.

Die Stimmplatte besteht zusätzlich noch aus dem Rahmen, auf den die Stimmzunge aufgenietet oder aufgeschraubt ist. Dieser Rahmen kann eine oder einen ganzen Satz von Stimmzungen beherbergen. Einzelne Stimmzungen pro Rahmen finden beim Harmonium Verwendung, aber auch die englische Konzertina verwendet einzelne Stimmplatten, die Flutina und manche anderen Instrumente. Die Mundharmonika, das russische Bajan, das Bandoneon und auch ältere, kleinere Akkordeon-Instrumente verwenden bevorzugt ganze Stimmzungensätze pro Grundplatte. Pro Stimmzunge ist im Rahmen ein Schlitz vorgesehen, dieser ist an allen Seiten um etwa 0,02 mm größer als die Stimmzunge. Idealerweise sollte er möglichst eng sein, denn je enger die Fertigungstoleranzen sind, desto weniger Luftverbrauch entsteht beim Spielen.

Teurere Akkordeon-Stimmplatten haben einen Schlitz, der nach hinten etwas konisch erweitert ist. Im Fertigungsprozess werden dazu die Schlitze der Stimmplatten maschinell in einem weiteren Arbeitsgang nachgefeilt. Durch diese konische Erweiterung können die Stimmzungen passgenauer montiert werden. Bei hohem Spieldruck (Lautstärke) schwingt die Stimmzunge auch etwas seitlich und würde somit nicht frei durch den Schlitz pendeln. Eine Stimmzunge führt nämlich nicht nur die einfache Grundschwingung aus, sondern es werden auch Torsionsbewegungen mit geringerer Amplitude ausgeführt. Besitzt ein Schlitz diese konische Erweiterung nicht, muss der Schlitz größer sein.

Ein Bandoneon klingt wesentlich anders als ein Akkordeon. Dass hat hauptsächlich drei Gründe:

  1. Es werden lange und dicke gemeinsame Stimmplatten aus Zink verwendet.
  2. Der Schlitz für die Stimmzungen ist nicht konisch.
  3. Die Tonkammer ist etwas anders gestaltet.

Die Dicke der Stimmplatte ist auch ein wesentliches Qualitätsmerkmal; je dicker der Rahmen ist, desto höher ist die maximal erzielbare Lautstärke bei nahezu konstanter Tonhöhe. Teurere Stimmplattensätze sind daher auch schwerer.

Bei sehr hohen Tönen ist jedoch eine stark reduzierte Dicke der Stimmplatte erforderlich, um befriedigende Ergebnisse zu erzielen. Dies ist einer der Gründe, warum für Piccolo-Stimmplatten Messingrahmen verwendet werden. Ansonsten kommt heute meist Duraluminium für die Rahmen zum Einsatz. Früher wurde sehr oft Zink als Rahmenmaterial verwendet.

Die Fertigung wird heute hauptsächlich maschinell durchgeführt. In Europa gibt es zurzeit nur vier Firmen, die Stimmplatten erzeugen. Zwei davon sind in Italien, eine in Tschechien und eine in Deutschland. Die deutsche Firma stellt allerdings nur mittlere Qualität und niedrige Mengen her. Die italienischen Firmen bieten Stimmplatten in unterschiedlicher Qualität an. „A mano“ (handgemacht, bedeutet aber nicht, dass die Stimmplatten tatsächlich handgemacht sind) ist die höchste Qualität (professionell).

Manche Sublieferanten bieten handgenietete Stimmplatten an. Die nächste Qualität ist „Typo a mano“, was „wie handgemacht“ bedeutet. Objektive Kriterien sind aber kaum vorhanden. Teurere Stimmungen sind mit einem größeren Zungenfuß versehen.

Die Stimmzungen sind unter Umständen der Länge nach aus Bandstahl gestanzt worden. Die tschechische Firma bietet Stimmplattenrahmen an, die mit Elektroerodiermaschinen gefertigt werden. Stimmplatten für Mundharmonikas werden in Europa nur noch von der Firma Hohner in Trossingen sowie von der Firma Seydel in Klingenthal hergestellt.

Zu den heute erhältlichen Stimmplatten → Steirische Harmonika#Stimmplatten-Qualität

Ventilleder[Bearbeiten]

Ventilleder werden an den meisten Stimmplatten verwendet, um den Luftstrom zu unterbinden, wenn abwechselnd die Balgdruckrichtung geändert wird. Würden keine Ventile verwendet, oder die Ventile sind bereits fast funktionslos, ist trotzdem eine Tonerzeugung mit dem Akkordeon möglich. Als Folge wird jedoch beim Spielen mehr Luft verbraucht. Es ergibt sich aber auch eine geringe Veränderung der Tonhöhe. Wird ein Instrument nachgestimmt, so ist immer zuerst sicherzustellen, dass die Ventile sauber funktionieren. Sehr häufig wird heute anstatt des Leders eine Kunststofffolie verwendet, die meist in mehreren Schichten abgestuft übereinander geklebt sind. Auch die Kombination von Leder und Kunststoff oder Leder mit aufliegender Metallfolie oder einer Metallfeder sind in Verwendung. Die Kunststofffolien sind billiger und einfacher zu verarbeiten, sind aber speziell für größere Stimmzungenabdeckungen fast ungeeignet daher kommen meist bei den tieferen Tönen Lederventile zum Einsatz. Lederventile sind, wenn sie gut ausgewählt wurden, in den meisten Fällen besser und erzeugen weniger Verschlussgeräusche. Besonders bei Pianopassagen ist ein Unterschied deutlich wahrnehmbar. Andererseits sind Kunststoffventile besonders bei hohen Tönen und kleinen Ventilen vorzuziehen, da diese sauberer aufliegen und flexibler ausgeführt werden können als die kleinsten Lederventile. Die Auswahl des passenden Ventils für die jeweilige Tonhöhe bedarf einer gewissen Erfahrung. Die Ventile werden heute mit dauerelastischem Klebstoff wie Pattex befestigt. Früher wurde Baumwachs oder Schellack zum Befestigen verwendet, was besonders bei Lederventilen auch heute gut eingesetzt werden kann. Für hochwertige Instrumente mit qualitativ sehr guten Stimmplatten ist somit eine optimale Auswahl von Ventilen ein wesentlicher Beitrag zur Tonqualität und zum Spielkomfort.

Alterung an Ventilen tritt sowohl an Leder, wie auch an Kunststoffventilen auf. Auch wenn Ventile an älteren Instrumenten gut aussehen, muss eine einwandfreie Funktion nicht mehr gegeben sein. Sowohl Leder- wie Kunststoffventile werden mit der Alterung steifer, besonders wenn Instrumente wenig verwendet werden. Ein geringfügiges Aufbiegen der freien Enden bei Lederventilen ist aber meist noch kein Zeichen für Probleme. Kunststoffventile schließen in Ruhelage meist besser, doch die eigentliche korrekte Funktion kann nur durch eine aktive Prüfung festgestellt werden.

Geschichte der Stimmzunge[Bearbeiten]

Einzelstimmplatte eines Harmoniums mit Zinkrahmen und Bronzezunge

In Ägypten und anderen alten Kulturen war dieses Schallerzeugungsprinzip bereits bekannt. Im Altertum wurde die durchschlagende Zunge erstmals in China in der Mundorgel „Sheng“ verwendet. Chinesischen Quellen zufolge wurden die Metallzungen etwa 2800 v. Chr. von Kaiser Huang Tei erfunden. In Europa begann man erst Versuche mit durchschlagenden Zungen, nachdem 1776 der französische Jesuit und Missionar Père Amiot mehrere Shengs von China nach Paris gesandt hatte.

Verwendung in frühen Maschinen und im Blickpunkt der Forschung[Bearbeiten]

Die erste Person, die in Europa mit durchschlagenden Zungen Versuche anstellten und bekannt wurde, war, soweit bekannt, der Kopenhagener Professor Christian Gottlieb Kratzenstein (1723-1795). Er verwendete die Zungen in seiner Sprachmaschine, bei der sich durch angeschlossene Resonanzröhren Vokale künstlich erzeugen ließen[1]. Die Königliche Akademie in St. Petersburg hat Kratzenstein für seine Erfindung im Jahr 1780 einen Preis verliehen. Später wurde eine ähnliche Maschine von Wolfgang von Kempelen weiterentwickelt, dem es als erstem gelang, mit ihr Wörter und kürzere Sätze hervorzubringen. Im 19. Jahrhundert entwickelte auch Charles Wheatstone diese Maschine weiter. Die Akustik stand neben der Mechanik im Mittelpunkt der geförderten Forschungen, es wurde vermehrt in diesen Bereich publiziert, bevor andere Bereiche wie die Elektrizität weiter in den Vordergrund drängten. Zur Verbreitung der Neuerungen trägt Abbé Vogler (1749-1814) wesentlich bei, 1790 war dieser erneut auch in England. In Warschau engagierte er den schwedischen Orgelbauer Racknitz, der bei Kirsnik in St. Petersburg als Geselle gearbeitet hatte. Orgelumbauten mit durchschlagenden Zungen beginnen in Rotterdam, Frankfurt, Stockholm, weitere in Deutschland, Darmstadt, Amsterdam, 1793 wieder in Frankfurt, 1792 Lissabon, 1796 Paris (Sulpicer Orgel), 1798 - 1800 in Prag, um 1800 in Berlin (St. Hedwigsorgel und Neuruppin)[2] von 1800 bis 1804 in Wien, Salzburg (Klosterorgel am St. Peter), 1805 München (St. Peterskirche und Michaelshofkirche), Hr. Buchholz baute in Berlin die Orgel zu Neu-Ruppin um. In zahlreichen Orgeln ließ Georg Joseph Vogler auf eigene Kosten sein System mit durchschlagender Zungen und anderen Neuregelungen einbauen. Hohen Bekanntheitsgrad erreichte er mit seinem Orchestrion, mit dem er mehrmals durch Europa reiste. Da er den Kontakt mit den örtlichen Orgelbauern suchte und auch Lehrveranstaltungen, besonders in Prag, für Orgelbauer abhielt, war mit Sicherheit er dafür verantwortlich, dass das neue System schnell weite Verbreitung fand. 1807 und 1808 ist Vogler gemeinsam mit Mälzl und Kaufmann in Paris. [3] Johann Nepomuk Mälzel (1772-1838) [4] baute 1805 durchschlagende Zungen in sein Orchestrion ein, für das Ludwig van Beethoven 1813 den zweiten Teil von „Wellingtons Sieg oder die Schlacht bei Vitoria“ (op. 91) komponierte (Kastner, Emerich / Kapp, Julius: Ludwig van Beethoven: Sämtliche Briefe, Leipzig 1923 (Repr. Tutzing 1975), S. 274: „Ich hatte Maelzel auf eigenen Antrib ein Stück Schlachtsymphonie für seine Panharmonika ohne Geld geschrieben“.)

Verbreitung in Amerika[Bearbeiten]

In den USA wird dem Orgelbauer William M. Goodrich die Erfindung der durchschlagenden Stimmzungen zugesprochen. Das verwundert nicht, da dieser zumindest indirekt mit Johann Nepomuk Mälzel in Kontakt kam, möglicherweise war nur ein Pan Harmonioun angekommen. In Mälzels Biographie wird für die Zeit um 1811 von "Reisen nach Paris, London, usw." berichtet Amerika wird erst dezidiert für das Jahr 1824 erwähnt.

„Im June 1811 a cuiose instrument called a Pan Harmonioun was brought to Boston. It was invented by Maelzel, whose name is usually linked with the Metronome. William Goodrich was employed to set up and exhibit the Pan Harmonicon in New York and other cities. He [...] traveled with the instrument from September 1811 until June 1812. Übersetzung: Im Juni 1811 kam ein eigenartiges Instrument, das Pan Harmonicon genannt wurde, nach Boston. Erfinder war Maelzel, der normalerweise mit dem Metronom in Verbindung gebracht wird. William Goodrich wurde beschäftigt um das Pan Harmonicon zu betreuen und in New York und andern Städten vorzuführen. Er [...] reiste mit dem Instrument von September 1811 bis Juni 1812.“

Orpha Caroline Ochse: Buch The History of the Organ in the United States, Seite 77[5]

Im März 1823 wurde ein Nachbau von Mälzel's Pan Harmonicon von William Goodrich gemeinsam mit anderen fertiggestellt.

„In March, 1823, Mr. Goodrich undertook to complete, with the assistance of others, a Pan Harmonicon, in imitation of that of Maelzel.“

– The New-England Magazine, Band 6, Seite 32 [6]

Angeblich reparierte im Jahr 1821 James H. Bazin für jemanden ein aus Boston stammendes Instrument. James H. Bazin verwertete in Folge die neue Entdeckung und baute um 1836 die "lap organ". Die Durchschlagzunge kam 1810 bis 1812 über Mälzel und Goodrich nach Boston. William M. Goodrich war auch ein bekannter Gesangslehrer "singing-master in Boston" in Boston. Es ist daher möglich, dass bereits zwischen 1811 und 1821 Durchschlagzungen in Pfeifenorgeln eingebaut wurden.

„In an article in " The Musical World and Times " [...] the invention of this class of instruments is claimed for Mr. James H. Bazin, an ingenious musician and mechanic, of Canton, Mass. [...] However,[...] as will be observed [...] Mr. Bazin was not the man. The account referred to contains the following :— " Late in the year of 1821, some young men from a neighboring town, brought a small, round, brass pipe, with the letter A marked on it, and a piece of thin brass screwed on one side; which brass appeared to have been made to vibrate through an opening about one-half the length of the pipe, but which had been broken off near the screw. They had borrowed this pipe from a ' singing-master in Boston, and wished to have Mr. Bazin repair it, [...] We have a legend, in which it is asserted that the freereed was the invention of a German shoemaker [Maelzel], who, captivated with the sweet sounds produced by it,[...]“

– Emerson's magazine and Putnam's monthly, Band 2, 1855 [7]

Ab 1833 baut Prescott weitere ähnliche Instrumente.

„In 1831 Prescott [...]. On a buisniss trip to Boston he saw an "elbow oragan" or lap organ ("rocking melodeon") built by Jams Bazin. Seeing the potental of this small REED ORGAN, he commeneed manufacturing them in 1836 or 1837 - both the button (melodeon)and the convetional keyboard type;“

Richard Kassel: The organ: an encyclopedia[8][9]

Video eines etwas neueren "rocking melodeon"[10]

Historische Verwendung in Kirchenorgeln, Orchestrien und im Pianoforte[Bearbeiten]

Zeichnung, Durchschlagende Zunge von Friedrich Rochlitz, 1811
Zeichnung, Durchschlagende Zunge von Wilhelm Weber

Zumindest um 1800 waren durchschlagende Zungen in Orgelregistern weiter verbreitet, als allgemein angenommen wird.

Neuerungen wurden von den Fachleuten relativ rasch in Europa verbreitet. Es gibt dafür keine Patentschrift aus dieser Zeit, was dafür spricht, dass kaum jemand dies als eigene Erfindung oder eigene Verbesserung ansehen konnte. An großen Orgelwerken wie der damals neu errichteten Orgel in der Schottenkirche in Wien arbeiteten viele Handwerker mit, eine Geheimhaltung von Verbesserungen war daher unmöglich. 1811 schreibt Friedrich Rochlitz, einen ausführlichen Bericht mit Zeichnung[11] in der AmZ.[12] 1829 schreibt Wilhelm Eduard Weber, in "Cäcilia eine Zeitschrift für die musikalische Welt", ausführlich darüber.[13] [14]

Rackwiz bezeugt Einzelheiten[Bearbeiten]

Nachzulesen in der Allgemeine musikalische Zeitung. 5. März. 1823. Nr. 10"[15]

  • Hr. Kratzenstein ist als der älteste dieser Erfinder anzusehen.
  • Hr. Rackwitz ging im Jahre 1782 zum Orgelbauer Hrn. Kirsnick in Petersburg in Arbeit.
  • Hr. Kirsnick war vorher in Kopenhagen etabliert.
  • Eine Dame aus Liefland, welche nach Regenstrom reiste und ein kleines Organocordium von Kirsnick hatte, könnte dieses in Deutschland gezeigt haben.
  • Von Kirsnick erfuhr Hr. Rackwitz, dass die erste Idee zu diesem Rohrwerkmundstücke von einem chinesischen Orgelwerke, das nach Kopenhagen kam, entnommen wurde.

Dieses hatte runde Röhren von ganz dünnem Messing, welche die Töne angaben. In jede dieser Röhren war mit einem feinen Messer eine Zunge eingeschnitten, die einen reinen Ton angab.

  • 1788 ist Vogler in Petersburg.
  • 1790 ist Vogler in Warschau und schreibt an Hr. Rackwitz dieser kommt baut aber noch keine Orgel um.
  • 1790 baut Hr. Rackwitz die erste Orgel für Vogler in Rotterdam um.
  • Hr. Rackwitz fährt mit Vogler nach Frankfurt am Main zur Krönung des Kaisers.
  • In Frankfurts Kanueliterkloster baut Hr. Rackwitz in die Orgel ein neuartiges Register ein.
  • Im Jahre 1791 reisete Hr. Rackwitz von Frankfurt nach Stockholm, wohin das Orchestrion des A. Vogler erst ums Jahr 1793 kam.
  • Im Jahre 1792 wurde das Organochordion fertig das Hr. Rackwitz von 1791 an baute;

es bestand aus einem Fortepiano mit Stimme Flötenbegleitung, nämlich: Gedact 8, FJauto 4', Rohrwerk 8' und Fugara 8' letztere für den Diskant; es war mit einem Schweller für das Rohrwerk und mit einem Diminuendo für die Flötenstimme versehen. Der Orgelbauer Hr. Schwan baute zur selben Zeit die Orgel der St. Nicolai Kirche in Stockholm, er ließ durch Hrn. Rackwitz für das vierte Klavier dieselben Stimmen der Art bauen.

Notizen von Leopohl Sauer in Stichworten[Bearbeiten]

Der vollständige Text ist in der Allgemeine musikalische Zeitung von 13. Februar 1813, S. 117-120 nachzulesen.[16]

  • Im August des Jahres 1796 wird Abt Voglers Orchestrion bei einem Konzert in Stockholm mit viel Beifall gehört.
  • 1801 ist Hr. Vogler und sein Orgelbaumeister Hr. Knecht aus Tübingen mit dem Orchestrion in Prag.
  • Vor 1804 vollendet Leopohl Sauer aus Prag ein Fortepiano, dieses ist mit einem Orgelregister, das durchschlage Zungen verwendet, ausgestattet.
  • Und 1804 ein zweites Fortepiano ähnlicher Bauweise.
  • Vor 1805 erbaute Hoforgelbaumeister Hr. Ignaz Kober in Wien, Lehrer von Leopohl Sauer, ein großes Orgelwerk in der Schottenkirche, das ebenfalls durchschlagende Zungen in einigen Registern einsetzt.

Einsatz von Durchschlagzungen in vergleichbar kleinen Instrumenten[Bearbeiten]

Mit Rohrwerken die durchschlagende Zungen verwenden[Bearbeiten]

Als Rohrwerke werden normalerweise Pfeifen von Orgeln bezeichnet, in diesem Fall in abgeänderten Form mit durchschlagenden Zungen. Heute werden diese als Lingualpfeifen bezeichnet, wobei aufschlagende und durchschlagende Zungen unterschieden werden. Das angesetzte Rohr dient als Resonator ähnlich wie bei der normalen Pfeife. Georg Joseph Vogler war wiederholt auch nach 1890 in Paris und ließ zumindest 1796 in Paris die Sulpicer-Orgel mit Rohrwerken ausstatten, die Durchschlagende Zungen verwendeten. Gabriel Joseph Grenié sagt, Georg Joseph Vogler und andere haben dazu beigetragen die Orgue Expressif zu verwirklichen. Vogler ließ keine der Modernisierungen, die er forcierte, patentieren. Gabriel Joseph Grenié ist nicht der Erfinder der durchschlagenden Zunge jedoch erhält er 1803 ein Patent für seine Orgue Expressif.[17]Ein ausführlicher Bericht in 'Die Allgemeine musikalische Zeitung' von 1821 über die Orgue Expressif im Conservatoriums der Musik in Paris, gibt einem im Original französischsprachigen Bericht übersetzt wieder. Zitate aus derartigen Berichten haben stark dazu beigetragen, dass Gabriel Joseph Grenié irrtümlich als Erfinder von Vorläufern des Harmoniums dargestellt wird.[18] Johann Gottfried Kaufmann und sein Sohn Johann Friedrich Kaufmann aus Dresden bauen 1805 das Belloneon und bis 1812 den mechanischen Trompeter und auch das Musikinstrument Harmonichord. Die Maschinen funktionieren nach demselben Prinzip wie bei Mälzel. Die Beschreibung zeigt, dass durchschlagende Stimmzungen in Kombination mit Trompeten Verwendung finden. Die Ausdrucksweise ist für uns heute schwer verständlich. Vogler Mälzel und Kaufmann hatten gute Kontakte zueinander. Die Tonerzeugung ist der menschlichen Spracherzeugung nachempfunden. [19]

Lange Stimmplatte eines alten diatonischen Akkordeons

Ohne Rohrwerke[Bearbeiten]

Durchschlagende Zungen können auch ohne sichtbaren Resonator verwendet werden.

Die Aeoline wurde um 1810 von Bernhard Eschenbach zusammen mit seinem Cousin Johann Caspar Schlimbach entwickelt, wobei sie sich von der Maultrommel anregen ließen. Die Physharmonika wurde 1821 in Wien von Anton Haeckl patentiert. 1824 bekam Anton Reinlein in Wien ein Patent für eine Verbesserung der Handharmonika. Als erstes flötenartiges Durchschlagzungeninstrument wurde 1828 das Psallmelodikon von Johannes Weinrich, einem Schuhmacher und Schriftsteller aus Heiligenstadt, patentiert. Es bestand aus einer Messingröhre von etwa 30 cm Länge. Es hatte Stimmzungen aus einer Silberlegierung, 20 Klappen und sechs Fingeröffnungen sowie einen Tonumfang von über zwei Oktaven. Ein verwandtes Instrument war auch die Blas-Aeoline mit Klappen. In einer deutschen Aeolinen-Schule aus dem Jahr 1830 lesen wir: „Diese (...) war eigentlich ein Blasakkordeon. Der beste Musikant, der dieses Instrument spielt, ist Herr Cittadini, der es in seinen Jahreskonzert im Jahr 1829 präsentierte“.

Lange Stimmplatte einer alten beschädigten Mundharmonika

Cyrill Demian behauptet sogar in einem Patent von 1828, dass derartige Stimmzungen schon über 200 Jahre in Orgelregistern Verwendung fänden. Weiteres siehe auch in Geschichte der Harmonika. Auch die Maultrommel verwendet ein ähnliches Prinzip. Klar ist aber, dass erst mit dem Beginn des 19. Jahrhunderts in Mitteleuropa mehr Interesse an diesem Tonerzeugungsprinzip entstand.

Moderne Durchschlagzungeninstrumente sind die Mundharmonika, die Handzuginstrumente, die Melodica (Blas-Akkordeon) und das Harmonium.

Siehe auch[Bearbeiten]

Quellenangaben[Bearbeiten]

  1. CHRISTIAN GOTTLIEB KRATZENSTEIN: PIONEER IN SPEECH SYNTHESIS, John J. Ohala, University of California, Berkeley, USA, ohala@berkeley.edu Online (PDF; 434 kB)
  2. Zeitung für die elegante Welt, Verlag L. Voss, 1804, Seite i Online
  3. Gekürze Biographie. (In [] eingeschobener Text, ... steht für weiterer Text im Original, Original ist auf Wikisource einzusehen.) [Reise nach Italien] ... Im J. 1775, Ende November, befand sich V. wieder in Mannheim. ...Er nahm Urlaub und ging in Begleitung von drei Schülern im December 1780 nach Paris. ... von hier wandte er sich nach England, ... 1784 [in München] ... nahm abermals Urlaub. Er besuchte Lübeck, Berlin, ... Von da ging er nach Düsseldorf, ... In Amsterdam gab er ein Orgelconcert, zu dem 7000 Billete verkauft waren. Hier traf ihn vom Schwedenkönig Gustav III. die Ernennung zum Capellmeister und Lehrer des Kronprinzen; ... V. erhielt jährlich 2000 Reichsthaler, Futter für zwei Pferde und ein halbes Jahr Urlaub zu Reisen. Er legte nun die Capellmeisterstelle in München nieder und verpflichtete sich dem Schwedenkönige auf zehn Jahre, ... Die Urlaubszeit benützte er zu Reisen, auf denen er sich als Clavier- und Orgelvirtuose hören ließ. ... 1786 war er in Rußland, ... Dabei richtete er sein Augenmerk auf alle bedeutenden Orgelwerkstätten und war bemüht die Meister derselben anzuspornen Verbesserungen jeder Art einzuführen. So begann er z. B. Versuche zu machen die von Professor Kratzenstein zur Nachahmung der menschlichen Stimme gebauten Zungenpfeifen in Orgelpfeifen umzuwandeln, die bei steigendem Druck des Windes zum Forte anschwellen und beim Nachlassen des Druckes im Pianissimo enden, ohne sich zu verstimmen. ... Er engagierte den schwedischen Orgelbauer Racknitz, der bei Kirsnik in St. Petersburg als Geselle gearbeitet hatte, für Anbringung dieser Orgelpfeifen bei seiner tragbaren Orgel, die er Orchestrion nannte. ... die ersten Pfeifen mit durchschlagenden Zungen brachte er in einer Orgel zu Rotterdam an. Sein eigenes Orchestrion befand sich in einem Kasten, ... Durch die neuen Zungenstimmen bekam es V. in seine Gewalt ein ausgeprägteres Crescendo seinem Orchestrion zu verschaffen, da sich jede einzelne Pfeife selbst zum Fortissimo und Pianissimo gebrauchen ließ. ... und so entstand das Vogler’sche „Simplifications System“, das so viel Aufsehen erregte, freilich auch ebenso viel Widersacher als Bewunderer fand. Ferner erstreckten sich seine Versuche darauf, die großen Pfeifen, zweiunddreißig Fuß genannt, entbehrlich zu machen, ... Er fußte auf der Entdeckung Tartini’s, daß, wenn man einzelne Intervalle eines Dreiklangs mit einander verbindet, dadurch ein tieferer Ton in der Luft entsteht. Verbindet man z. B. den Grundton eines Dreiklangs mit der Quint, so entsteht die tiefere Octave des Grundtones in der Luft. ... Wenn man daher eine Pfeife von 16 Fuß mit der Quint, die nur 102/3 Fuß lang ist, verbindet, ... Die Orgelbauer hatten dies Princip schon längst in ihren Mixturen empirisch angewendet. V. versuchte nun dasselbe auf das gesammte Pfeifenwerk seiner simplificirten Orgeln anzuwenden. Sobald ... baute er auf seine Kosten mehrere große Orgeln in Deutschland danach um. In München waren es die Orgeln in der St. Peterskirche und in der Michaelshofkirche. ... Ruhelos benützte V. auf solche Art seine halbjährlichen Urlaube zu weiten Reisen, stets als Orgel- und Claviervirtuose auftretend und die Orgeln, soweit es ihm gestattet wurde, nach seinem Princip umarbeitend, wozu er stets den schon erwähnten Racknitz als Gehülfen mit sich führte. ... 1790 war er wieder in England, von da ging er nach Frankfurt, dann nach Darmstadt, ... Im November finden wir ihn in Rotterdam, darauf in Amsterdam, wo er drei Concerte auf seinem Orchestrion gab. ... 1792 befand er sich in Lissabon; um Volkslieder kennenzulernen, schiffte er nach Afrika hinüber, in der Hoffnung alte Gesänge der Mauren zu hören, kehrte dann über Griechenland nach Stockholm zurück; wo er Ende 1793 eintraf. ... 1796 befand er sich zum zweiten Male in Paris und spielte wieder auf der Sulpicer Orgel, an der man bereits Veränderungen nach seinen Angaben vorgenommen hatte. ... Sein letztes Concert [in Schweden] ... war überfüllt, ...; 1796 lief sein Contract in Schweden ab, doch auf Wunsch des Regenten und Kronprinzen blieb er noch bis 1798. Er zog sich dann nach Prag zurück, hielt Vorlesungen über Tonwissenschaft in einem Saale, den er auf seine Kosten in einen „akustischen Hohlspiegel“ umgebaut hatte und in dessen Brennpunkt sein Orchestrion stand. ... nach 2 Jahren nach Wien. Hier entwickelte er eine rege Thätigkeit, fand große Anerkennung. ... Er hatte zu gleicher Zeit mit Beethoven, der den Fidelio componirte, Wohnung und Kost im Theater. 1804 verließ er Wien, reiste nach Salzburg, wo er die Klosterorgel am St. Peter simplificirte, gab darauf ein Concert auf derselben. ... Am 22. August 1805 reiste er nach München, gab dort öfter Orgelconcerte. ... Am 24. August 1806 trat er seine Stellung als Capellmeister [beim Landgrafen von Hessen-Darmstadt an] mit einem Gehalt von 2200 Gulden, freier Wohnung und Kost. .... Von da ab begann Vogler’s Stern zu sinken; er hatte durch Herstellung von Orgeln, besonders seines Triorganons, einer Orgel mit drei Spieltischen, die er in München bauen ließ, enorme Verluste, so daß er tief in Schulden steckte. ... Die Verbesserungen an der Orgel erwiesen sich nicht als praktisch und verschwanden fast spurlos nach seinem Tode.
     Wikisource: Biographie – Quellen und Volltexte
  4. F. K. Bartl, Nachrichten von der Harmonika 1796; F. K. Bartl, Abhandlung von der Tastenharmonika 1798;
  5. The History of the Organ in the United States, Orpha Caroline Ochse, Seite 77, Online
  6. The New-England Magazine, Band 6, Seite 32 Online
  7. Emerson's magazine and Putnam's monthly, Band 2 1855, Seite 117,Online
  8. The organ: an encyclopedia, von Richard Kassel, Seite 441 Online
  9. The organ in Manitoba: a history of the instruments, the builders and the ... James Barclay Hartman, Seite 16 Online
  10. Videobeisiel für ein rocking melodeon
  11. Zeichnung aus Allgemeine musikalische Zeitung, Volume 13, Friedrich Rochlitz, 1811, Seite 169 Online
  12. Allgemeine musikalische Zeitung, Volume 13, Friedrich Rochlitz, 1811, Seite 157-159(online)
  13.  Wikisource: Compensation der Orgelpfeifen – Quellen und Volltexte
    (online)
  14. Zweite Hälfte, über die Compensation von Luftdruckabängigen Tonhöhenschwankungen. In: Cäcilia: eine Zeitschrift für die musikalische Welt. Band 11, 1829, S. 181-202. 'Compensation der Orgelpfeifen' von Prof. Wilhelm Weber. Mit einer Zeichnen g. Vorwort von Gfr. Weber. Online
  15. Allgemeine musikalische Zeitung. vom 5ten März 1823. Nr. 10, Band 15, S. 149-155.

    (online)

  16. Allgemeine musikalische Zeitung, Band 15, 13. Februar 1813, S. 117-120. Notizen -- Zufällig sah ich erst jetzt das Stück der m. Z. v. J. 1811, worin von Verbesserung der Rohrwerke in der Orgel gehandelt wird. Aus Liebe zur Wahrheit erlaube ich mir einige Anmerkungen, die dem Künstler wie dem Kunstfreunde nicht unangenehm seyn werden und dürfen. Mich wundert sehr, wie Hr. Strohmann aus Frankenhausen die neuen Rohrwerke für seine Erfindung ausgeben, und behaupten kann, solche im J. 1809 erfunden zu haben. Da ich in dem Geschichtlichen dieser Rohrwerke besser unterrichtet zu seyn glaube, so theile ich mit, was ich mit Gewissheit davon weiss. — Die Erfindung dieser Rohrwerke kann keinem Andern, als Hrn. Knazenstein, der in den letzten Regierungsjahren der Kaiserin Catharina in St. Petersburg lebte, zugestanden werden. Hr. Rackwiz, Orgelbaumeister in Stockholm, war der Erste, der diese Rohrwerke zu einer Orgelstimme anwandte; auch wurden sie im August des 1796sten Jahres in des Hrn. Abts Vogler Orchestrion bey einem Concert in Stockholm mit vielem Beyfall gehört. Ende May's 1801 wurde ich mit Hrn. Vogler bekannt, der sein wohlbekanntes Orchestrion in Prag aufstellte, wo ich zum erstenmal diese Art Rohrwerke sah und bewunderte. In dieser Zeit bekam ich den Auftrag, ein grosses Fortepiano mit Saiten- und Pfeifen-Pedal, von Coutra-C anfangend, zu verfertigen, welches Hr. Vogler u. sein eigner Orgelbaumeister, Hr. Knecht aus Tübingen, (jetzt in Darmstadt,) bey mir verfertigt gesehn haben. Dieses Instrument hat im Pedal 16 Fuss, und durch das ganze Klavier 8 F. der neuen Rohrwerke; es besitzt dasselbe gegenwärtig Hr. Graf Leopold von Kinski, in Prag. Im Jahr 1804. hatte ich ein zweytes Instrument für Hrn. Ferd. Graf, Weinhändler in Prag, verfertigt, welches Hr. Abt V. in meiner Wohnung im Beyseyn vieler Kunstfreunde prüfte und darüber, ein vortheilhaftes Zeugnis gab. Der geschickte Hoforgelbaumeister, Hr. Ignaz Kober in Wien, mein Lehrer, verfertigte ein schönes und grosses Werk in die Schottenkirche benannter Stadt gegen das J. 1805, in welchem er mehrere Stimmen dieser Art, im Pedal und Manual, zu seiner Ehre gut zu Stande brachte. Da nun bey dem Baue eines so grossen Werks mehrere Gehülfen nöthig sind, so war es nicht leicht möglich, aus diesen, überdies schon bekannten neuen Rohrwerken ein Geheimnis zu machen. So brachte sie wol jeder der Gehülfen nachher mit in sein Vaterland. Die Bekanntschaft des Hrn. Abt Voglers lässt mich auch sehr zweifeln, dass er sich für den Erfinder jener Rohrwerke so spät ausgegeben haben sollte, welches er bey seiner Ankunft in Prag eher hätte thun können, und doch nicht, that. Eben so wenig kann ich glauben, dass Hr. Abt V. diese neuen Werke nur für Bässe soll anwendbar gefunden haben, da ich doch mehrmal in seinem Orchestrion das Bassethorn, Clarinel, Vox humana, und Vox angeliea als neue Rohrwerke durch das ganze Klavier gestimmt habe. — So glaube ich gezeigt zu haben, dass weder Hr. Strohmann, noch Hr. Ulhe die Erfinder der neuen Rohrwerke sind, (welcher Letztere sich aber auch nicht als solcher genannt hat); und dass wir nur dem Hrn. Abt V. Dank schuldig sind, weil er diese Erfindung aus dem Norden zu uns gebracht hat. — Dass Hr. Strohmann alle Blaseinstrumente (ausser Flöten) mit diesen neuen Rohrwerken vorzustellen vermöge, ist eben so wenig zu glauben, als die Unverstimmbarkeit der. selben. Denn l) weiss ich aus Erfahrung, dass Trompete und Waldhorn, nämlich wirkliche Trompete und Waldhorn, als Schallstücke aufgesetzt) auf den einschlagenden Zungen gar nicht ansprechen; 2) kann ich aus Erfahrung und auch nach des Hm. Abts V., wie des Hrn. Knecht Erweisen, bezeugen, dass die Rohrwerke mit Krücken nicht lange die Stimmung halten. Es hat sich aber ein anderes Mittel gefunden, wo die ewig wandelbaren, und von den guten Meistern verworfenen Krücken weggelassen, und dafür Stellschrauben angebracht werden, die der Verstimmung weit mehr widerstehen. — An der Zeichnung wäre viel zu verbessern, welches ich aber hier übergehe, da ich ein Werk über den Klavier - Instrumentenbau herauszugeben Willens bin, in welchem die Mensuren treu und in natürlicher Grösse beygesetzt werden; und wo ich auch erweisen werde, dass auch die wirklichen Trompeten im Orgelbau anzuwenden, und gut, dienstbar, zu gebrauchen sind. Dieses Werk, welches ich als Selbstarbeiter verfasst, auch die dazu nöthigen Zeichnungen selbst entworfen, wird unter dem Titel: Der aufrichtige Klavier-Instrumentenbaumeister, oder gründlicher, durch mehrere Kupfertafeln erklärter Unterricht, die bis jetzt bekannten und gebräuchlichen Gattungen der Klavier -Instrumente nach bestimmten, mathematischen, akustischen und durch Erfahrung bewährten Regeln zu verfertigen, erscheinen. Leopohl Sauer, Instrumentenmacher in Prag (online)
  17. Richard Kassel: The organ: an encyclopedia. 2006, S. 233. Gabriel Joseph Grenie (1756 oder 1757-1837), französischer Instrumentenbauer und Erfinder der Orgue Expressif. 1810 Baute Grenie eine Orgel die nur durchschlagende Stimmzungen eingebaut hatte mit einem Tonumfang von fünf Oktaven, und höchster Ton war das f. Für dieses Instrument bekam er ein Patent. In der Patentschrift von 23. Juni 1803 würdigte er Sebastian Erad (1752-1831), Georg Joseph Vogler und andere, die dazu beigetragen haben diese Orgel zu verwirklichen. Er ordnete sein neues Instrument zwischen Piano und Pfeifenorgel ein. Online Es wird behauptet das Grenie bereits 1790 zwei Instrumente dieser Art gebaut hat, jedoch hatten diese nur zwei Oktaven Tonumfang. Weitere Instrumente wurden von Grenie 1815 für Dames du Sacre-Coeur in Paris und 1819 eine gemischte Orgel mit einen derartigen Orgelregister für das Conservatorium der Musik in Paris aufgestellten. Er hatte einen Schüler namens Theodore Achille Müller, welcher später bedeutende Verbesserungen für dies Art Instrumente einführte. Online
  18. Allgemeine musikalische Zeitung, Band 23 Von Friedrich Rochlitz, Nr.9, 28. Februar 1821, S. 133-140. Online
  19. Friedrich Rochlitz: Der Trompeter In: Allgemeine musikalische Zeitung. Band 14 Nr. 41, S. 663-665, 7. Oktober 1812. Eine Maschine von der Erfindung des Mechanicus, Hrn. Friedrich Kaufmann, in Dresden. Kaufmann in Dresden ist als Erfinder des Harmonichords, mit dem er verflossenes Jahr eine Reise durch einen Theil Deutschlands machte, rühmlichst aufgetreten. Seine neuern Schöpfungen aber sind so ausgezeichnet, merkwürdig, besonders für den Akustiker, dass sie verdienen der Welt so viel als möglich bekannt zu werden. — Der Mechauicus, Hr. Mälzel in Wien, ist bekanntlich der erste Erfinder der Vorrichtung, die die natürliche Embouchure des Menschen an der Trompete nachahmt. Er bereicherte dadurch die Orgel und andre ähnliche Werke bedeutend, die sich bis dahin nur mit Pfeifenregistern,(Rührwerken) die dem Trompetenton ähnelten — behelfen mussten. Späterhin vervollkommnete er "seine Erfindung so weit,- dass er durch diese künstliche Embouchure auch auf Einer Trompete, wie ein Bläser, mehrere Töne zu erzeugen wusste; da er früher zu jedem Ton eine Trompete nöthig hatte. — Auf diesem Wege ist nun Hr. Kaufmann weiter geschritten, und hat einen künstlichen Trompeter verfertiget, der den Mälzeischen in jeder Hinsicht weit übertrifft. Ref. hatte während seines Aufenthalts in Dresden Gelegenheit, diese Maschine noch unvollendet auf dem Schraubstocke zu sehen und zu hören. Sie war aller Bekleidung beraubt, und jede Täuschung durch verborgene Mittel musste daher wegfallen. Die höchst einfache, compendiöse Maschine blies auf einer, ihr angesetzten Trompete (welche Ref. mehrere Male wechselte, um Versuche zumachen) mit vollkommen schönem, gleichem Tone, und fertigem Zungenstössen in verschiedenen Aufzügen, Fanfaren u. dergl. Schon hierin sind die Töne a und h nebst den Clarino Tönen merkwürdig und bey Mälzel nicht zu finden. Aber noch interessanter und an das Unbegreifliche glänzend ist das Hervorbringen von Doppeltönen in der gleichsten Stärke und Reinheit. Ref. war sehr überrascht, als er nach einigen einstimmigen Sätzen auf einmal ein Paar muntere Aufzüge in Octaven, Terzen, Quinten etc. und einen sehr schönen Doppeltriller auf f , zu hören bekam. Nach akustischen Erfahrungen ist freylich die Gewissheit des Mitklingeus der zu gewissen Accorden gehörigen Töne bekannt, und einzelne Versuche, besonders auf Horn und Flöte, wurden schon von ausübenden Künstlern unternommen, aber nur als sehr unsicher in der Ausführung, und als Künsteleyen betrachtet. Es ist daher höchst merkwürdig für die Theorie der Tonerzeugung, dass ein Instrument dasselbe mit eben der Vollendung, wie zwey Trompeten, hervorbringen kann. Was einer Maschine möglich wurde, sollte wol dem Vorbilde — dem natürlichen Ansalze — auch nicht unmöglich seyn. Die Töne a-h konnte bisher nur vermöge des bekannten Stopfens mit der Hand geblasen werden, und waren aus der Reibe der brauchbaren Töne ganz verbannt, weil sie sowol schwer zu blasen, als auch zu ungleich und abstechend im Tone von den sogenannten natürlichen Tönen waren. Hier stehen sie aber alle in schönem Verhältnis, in gleicher Kraft, und zwar ohne ein anderes Hülfsmiltel, als das des Mundstückes. Wenn auch die Doppeltöne für den gewöhnlichen Gebrauch unausführbar wären, welche Bereicherung wüchse uns nicht schon durch jene Töne zu! Wie viel effectvoller und zweckmässiger könnten künftig die Trompeten benutzt werden! — Sonderbar ist, dass Hr. Kaufmann, trotz aller angewendeten Mühe, bis jetzt noch keine Sexte zugleich, erzwingen konnte, da er doch sogar Secunden, grosse und kleine Terzen, Quarten, Quinten und Octaven hat. — Hr. Kaufmann ist der Vollendung des Aeussern nahe,(ein Trompeter in altspanischer Tracht, in dessen Kopfe auch eine Uhr angebracht wird, vermöge welcher man es bestimmen kann, zu welcher Stunde er von selbst blasen soll etc.) und wird dann hoffentlich mit diesem interessanten Kunstwerke, das auf jeden Fall Stoff zu vielen neuen Ansichten und Versuchen darbietet, — eine Reise unternehmen. Online

Literatur zur Geschichte[Bearbeiten]

  • Floyd Kersey Grave, Margaret G. Grave: In praise of harmony: the teachings of Abbé Georg Joseph Vogler. University of Nebraska Press, Lincoln u.a. 1988, ISBN 0-8032-2128-2. (online) (Beschreibt sehr ausführlich alles in Zusammenhang mit dem Orchestrion, über 30 Orgelumbauten)

Weblinks[Bearbeiten]