Pfeifenarten
Pfeifenwerk
Zwei grundsätzlich verschiedene Typen von Tonerzeugern sind im Pfeifenorgelbau gebräuchlich:
1. Lippenpfeifen (Labialpfeifen)
2. Zungenpfeifen (Lingualpfeifen)
Lippenpfeifen ähneln in der Konstruktions- und Funktionsweise der Blockflöte, d.h. ein aus einer Spalte hervorströmendes Luftband trifft auf eine Schneide (das Oberlabium oder auch Oberlippe genannt), kippt abwechselnd hin und her von der einen Seite zur anderen Seite der Schneide und erzeugt durch diese periodische Kippbewegung einen Ton. Bei der Zungenpfeife hingegen erzeugt eine hin- und herschwingende Metallzunge den Ton. Die Töne von Lippen- und Zungenpfeifen unterscheiden sich beträchtlich im Klangcharakter: Lippenpfeifen klingen einer Flöte mehr oder weniger ähnlich, Zungenpfeifen dagegen klingen schnarrend oder schmetternd und ähneln daher im Klang eher Rohrblattinstrumenten (z.B. der Oboe) oder Blechblasinstrumenten (z.B. der Trompete). Beide Pfeifentypen gibt es überdies in zahlreichen unterschiedlichen Konstruktionsformen, die Modifikationen des Klangcharakters zur Folge haben.
1. Lippenpfeifen (Labialpfeifen)
Lippenpfeifen bestehen aus dem Pfeifenfuß A und dem Pfeifenkörper B (siehe Abbildung, die drei aufgeschnittene Lippenpfeifen unterschiedlicher Konstruktion zeigt). Die beiden Teile sind getrennt durch den sogenannten Kern C, der den Pfeifenfuß abdeckt bis auf einen schmalen Spalt, den Kernspalt. Wenn Luft in den Pfeifenfuß geblasen wird, so vermag diese durch den Kernspalt zu entweichen und wird dabei zu einem schmalen Band mit hoher Strömungsgeschwindigkeit geformt. Dieses Luftband trifft auf das Oberlabium a, eine Schneide, die in geeigneter Entfernung vom Kernspalt angebracht ist, und beginnt nun abwechselnd nach innen und nach außen zu kippen. Durch diese Kippbewegung und die dadurch verursachten Druckimpulse im Pfeifenkörper wird die Luftsäule im Pfeifenkörper zu Eigenschwingungen entsprechend ihrer Länge angeregt, ähnlich wie eine Schaukel durch Anstubsen zum Hin- und Herschwingen veranlaßt wird, wobei die Zahl der Pendelbewegungen pro Sekunde allein von der Länge der Seile abhängt, nicht von der Art und Weise des Anstupsens; es handelt sich daher um "Eigenschwingungen" der Schaukel. Die Eigenschwingungen der Luftsäule beeinflußen dann ihrerseits wieder die Kippbewegung und synchronisieren diese mit sich selbst. Die so regelmäßig gewordene Kippbewegung des Luftbandes verursacht eine kontinuierliche Folge von Druckimpulsen, die sich außerhalb der Pfeife durch die Luft ausbreiten, zum Ohr des Hörers gelangen und als Ton wahrgenommen werden.
Lautstärke, Klangfarbe, Tonhöhe sowie das Einschwingverhalten des so erzeugten Tons hängen von einer Vielzahl von Konstruktionsdetails der Pfeife ab: Körperform, offene, halbgeschlosssene oder geschlossene Gestaltung der Pfeifenmündung, Durchmesser, Labiumbreite, Aufschnitthöhe (= Abstand zwischen Kernspalt und Oberlabium), Stellung des Oberlabi-ums relativ zum Kernspalt, Dicke und Form der Oberlabiumskante, Richtung des aus dem Kernspalt austretenden Luftbandes, Führung des Luftbandes mittels Metallstreifen oder Rol-len am Labium (sogenannte "Bärte"), Weite des Kernspalts und des Fußlochs sowie dem Luftdruck in der Windzuführung zur Pfeife. Durch geeignete Wahl dieser Parameter kann der Klangcharakter des erzeugten Tons beträchtlich verändert werden, was bei der Konstruktion der unterschiedlichen Register ausgenutzt wird. Typische Pfeifenformen sind seit Jahrhunderten:
1. Trichterförmig: z.B. Dolcan oder (labialer) Dulcian, Trichterpfeife
2. Halbkonisch: z.B. Koppelflöte und (im 20. Jahrhundert) Spillpfeife
3. Konisch: z.B. Spitzflöte, Spitzgambe, Gemshorn, oft auch Waldflöte, Blockflöte
4. + 6. Zylindrisch, gedeckt: z.B. Gedackt, Quintadena, Pommer, Bordun, Coppel
5. Zylindrisch, offen: z.B. Principal, Oktave, Mixtur, Zimbel, Hohlflöte, Sifflöte, Viola di Gamba, Salicional u.v.a.
7. Gedeckt mit Rohraufsatz: z.B. Rohrflöte, Rohrpommer, Rohrgedackt, oft auch Hohlpfeife, Bourdon
Offene Pfeifen klingen tendenziell hell und kräftig, insbesondere wenn sie zum Principalchor gehören. Bei enger Mensur werden sie obertonreicher, aber leiser, bei weiter Mensur obertonärmer, aber sehr tragfähig.
Gedeckte Pfeifen klingen um etwa eine Oktave tiefer als offene Pfeifen gleicher Länge. Überdies haben sie einen erheblich obertonärmeren, dunkleren Klang als vergleichbare offene Pfeifen und besitzen nur ungeradzahlige Teiltöne. Sie klingen daher hohl oder - bei enger Mensur und heller Intonation - nasal und quintierend.
Rohrgedeckte Pfeifen klingen ähnlich wie gedeckte Pfeifen relativ dunkel und einer Flöte ähnlich. Das offene Röhrchen auf dem Deckel produziert jedoch zusätzlich einige relativ hochliegende Teiltöne, die den Klang aufhellen. Ähnliches gilt für konische und halbkonische Pfeifen: Auch diese bilden klanglich ein Zwischending zwischen der offenen und gedeckten Pfeife, wobei es vom Ausmaß der konischen Verengung abhängt, ob die jeweilige Pfeife sich der Klangcharakteristik einer offenen oder einer gedeckten Pfeife nähert.
Der Klang von trichterförmigen Pfeifen ist obertonreich und kann an Zungenpfeifen erinnern, bei starker Erweiterung wird er unangenehm rauh. In der Regel wurden trichterförmige Pfeifen am Labium eng mensuriert, nur schwach zur Mündung hin erweitert, zart intoniert und dann oft als "Dolce" oder "Dulciana" (von lat. dulcis, süß) bezeichnet.
Die Pfeifenform ist aber nur ein klangfarbenbestimmender Faktor von sehr vielen, weshalb klanglich sehr unterschiedliche Register die gleiche Pfeifenform haben können. Alle Pfeifenformen gibt es sowohl aus Metall mit rundem Querschnitt als auch aus Holz mit rechteckigem Querschnitt. Das Pfeifenmaterial ist - entgegen einer weitverbreiteten Meinung - nur von geringer Bedeutung für den Pfeifenklang. Metallene Orgelpfeifen werden meist aus einer Mischung von Zinn und Blei hergestellt, wobei die relativen Anteile der beiden Zutaten je nach Register, Bauzeit, Region und Orgelbauer stark variieren. Zeitweise wurden auch Kupferpfeifen und Zinkpfeifen verwendet.
Sehr wichtig für den Klang der Pfeife ist die Höhe des Oberlabiums über dem Kernspalt (Auf-schnitthöhe): Ein hoher Aufschnitt bewirkt einen dunklen Klang mit rascher Ansprache, der einer Flöte ähnelt. Ein niedriger Aufschnitt führt dagegen zu einem hellen, obertonreichen Klang mit langsamer Ansprache, der entfernt dem Klang von Streichinstrumenten ähnelt. Die Helligkeit des Tones hängt des weiteren von der Schärfe und Dicke der Oberlabiumskante ab.
Die Breite des Labiums ist in erster Linie entscheidend für die Lautstärke des erzeugten Tons.
Der Durchmesser der Pfeife bestimmt hauptsächlich die Tragfähigkeit des Tones. Zugleich erleichtert ein enger Durchmesser die Produktion hoher Teiltöne und heller Klänge, ein sehr weiter Durchmesser behindert die Produktion hoher Teiltöne. Da die Labiumbreite zumeist als ca. 1/4 des Umfangs der Pfeife, und die Aufschnitthöhe als ca. 1/4 der Labiumsbreite bestimmt wird, führt ein weiter Durchmesser oft zugleich zu einem hohen Aufschnitt und entsprechend obertonarmen, flötigen Klang, und ein kleiner Durchmesser zu einem schmalen Labium mit niedrigem Aufschnitt und folglich zu einem hellen und streichenden Klang von geringer Lautstärke.
Seitenbärte (= Metallstreifen seitlich neben dem Labium), Kastenbärte (= Seitenbart mit verbindendem Metallstreifen unterhalb des Labiums), Rollenbärte (= Holz- oder Metallrolle vor dem Labium, die von Seitenbärten gehalten wird) oder Streichbärte (= Metallstreifen vor dem Labium) dienen im allgemeinen der Verbesserung der Ansprache. Sie sind insbesondere bei engmensurierten Pfeifen mit niedrigem Aufschnitt und streichendem Klang notwendig, da sonst deren Ansprache zu langsam wäre oder gar ganz unterbleiben würde. Ferner dienen Seitenbärte manchmal dazu, um gedeckte Pfeifen mit aufgelötetem Deckel zu stimmen.
Offene Pfeifen werden gestimmt entweder durch Aufreiben bzw. Zukulpen der Mündung mit einem Stimmhorn, oder mittels Stimmschlitzen nahe der Mündung, die mehr oder weniger weit geöffnet werden können. Offene Holzpfeifen haben ein biegsames Stimmblech, das die Mündung mehr oder weniger abschattet, oder einen Stimmschlitz, der durch ein verschiebbares Brett mehr oder weniger abgedeckt werden kann. Gedeckte und rohrgedeckte Pfeifen werden meist durch Verschieben des deckenden Huts oder Spunds gestimmt.
2. Zungenpfeifen (Lingualpfeifen)
Zungenpfeifen bestehen im unteren Abschnitt aus einem Stiefel (H), der oben durch einen sogenannten Kopf (D) aus Blei verschlossen wird. Der Kopf hält eine sogenannte Kehle (A) aus Messing. Diese ähnelt in der Form einem zylindrischen Röhrchen mit geschlossenem unteren Ende, das der Länge nach aufgeschnitten wurde. Die Schnittfläche kann offen oder durch eine Deckplatte mit Schlitz teilweise verschlossen sein, wie Fig. 3 zeigt. Auf der geöffneten Seite der Kehle liegt die Zunge (B) auf, ein Messingstreifen, der am unteren Ende etwas aufgebogen ist. Wird Luft von unten in den Stiefel geblasen, so kann diese durch den schmalen Spalt zwischen Zunge und Kehle entweichen. Die Luftströmung zieht die Zunge an die Kehle heran, so wie Luftdurchzug in einer Wohnung die Türe zuklappen läßt. Sobald die Luftströmung abreißt, federt die Zunge zurück. Die Zunge gerät dadurch in Schwingungen entsprechend ihrer Eigenfrequenz, die insbesondere von ihrer Länge abhängig ist. Durch die sogenannte Krücke (C), ein gebogener Messingdraht, der von außen durch den Kopf in den Stiefel reicht und die Zunge an die Kehle andrückt, kann die schwingende Länge der Zunge verkürzt und damit die Zunge auf die gewünschte Tonhöhe abgestimmt werden.
Die Zunge kann auf den Rand der Kehle bzw. auf die Deckplatte aufschlagen; in diesem Fall spricht man von einer aufschlagenden Zunge. Sie kann aber auch auf einem Rahmen montiert sein und durch diesen Rahmen hindurchschlagen. In diesem Fall spricht man von einer durchschlagenden, einschlagenden oder freischwingenden Zunge. Der durchschlagende Zungentyp wurde erst um 1780 erfunden und war um 1840-50 herum sehr beliebt. Durchschlagende Zungen haben den Vorteil, daß sie mit unterschiedlichen Winddrücken angeblasen werden können, so daß die Pfeifen lauter oder leiser klingen, ohne daß sich dadurch die Tonhöhe ändert. Im 19. Jahrhundert wurden sie des öfteren in dieser Weise schwellbar gemacht. Heute jedoch werden Zungenstimmen in der Regel mit aufschlagenden Zungen versehen, da diese brillianter klingen, schneller ansprechen, klanglich stärker variiert werden können und bei Temperaturänderungen die Tonhöhenveränderungen der Labialpfeifen bis zu einem gewissen Grade mitmachen, also geringere Stimmungsdifferenzen zum Labialpfeifenwerk aufweisen als durchschlagende Zungenstimmen.
Neben den aufschlagenden Zungenpfeifen mit einem Kopf auf dem Stiefel gab und gibt es eine Konstruktionsvariante, bei der die Kehle von einer sogenannten Nuß tief im Stiefel gehalten wird. Der Stiefel reicht bis zum Becher und stützt diesen. Dies hat den Vorteil, daß weniger Schwingungsenergie durch Rüttelbewegungen des Bechers verloren geht, und die Pfeife daher lauter und brillianter klingt. Diese Konstruktionsweise wurde und wird insbesondere im französischen Orgelbau gebraucht.
Die Druckimpulse, die von der Zunge produziert werden, gelangen durch eine Bohrung im Kopf bzw. in der Nuß in den aufgesteckten Becher. Dieser Becher dient der klanglichen Veredelung des von der Zunge erzeugten Tons: Er ermöglicht die Abstrahlung tiefer Frequenzen, vergrößert die wahrgenommene Lautstärke des Tons ähnlich wie der Schalltrichter früher Grammophone und gibt mit seinen Eigenresonanzen dem Ton seine charakteristische Klangfarbe. Der Becher wird meist aus einer Zinn-Blei-Legierung oder aus Holz gefertigt, seltener aus Kupfer, Zink oder verzinntem Eisenblech. Er kann sehr unterschiedliche Form und Größe haben. Bei den meisten Zungenregistern sind die Becher trichterförmig oder zylindrisch geformt. Trichterförmige Becher werden meist annähernd so lang gemacht wie offene Labialpfeifen der gleichen Tonhöhe. Sie geben dem Register einen lauten, hellen und schmetternden Klang ähnlich der Trompete. Zylindrische Becher erhalten annähernd die Länge einer gedeckten Labialpfeife gleicher Tonhöhe. Sie führen dazu, daß die ungeradzahligen Teiltöne niedriger Ordnungszahl dominieren und der Ton insgesamt erheblich zurückhaltender ist als bei trichterförmigen Bechern. Oft nähert sich der Klangcharakter zylindrischer Zungenregister entfernt einer Klarinette oder einem Fagott.
Die Becher von Zungenpfeifen können stark verkürzt werden, ohne daß sich dadurch die Tonhöhe ändert, da diese von der Länge der Zunge abhängt. Allerdings klingen Zungenstimmen mit verkürzten Bechern schnarrend, da bei ihnen die tiefsten Teiltöne im Klang fehlen. Bei zahlreichen Registern ist jedoch dieser schnarrende Klang gewünscht. Solche kurzbecherigen Zungenregister werden als Regale bezeichnet. Sie wurden vorzugsweise im 16. und 17. Jahrhundert gebaut und im 20. Jahrhundert wieder aufgegriffen. Sie können sehr ungewöhnliche und komplexe Becherformen aufweisen. Einige Becherformen von Zungenstimmen nach Praetorius 1619, jeweils ohne Stiefel gezeichnet:
8. Trompete 8'
9. Krummhorn 8'
10. Schalmei 4'
11. Sordun 16' (Becher gedeckt mit 5 kleinen, seitlichen Löchern als Tonauslaß, im Inneren ist ein Innenbecher in der Form eines engen, zylindrischen Rohrs verborgen)
12. Zink (8' auf c')
13. Rankett 8' oder 16' (Becher gedeckt mit 3 kleinen, seitlichen Löchern als Tonauslaß, im Inneren ist ein Innenbecher in der Form eines engen, zylindrischen Rohrs verborgen)
14. Messingregal 8'
15. Gedämpftregal (8')
16., 17., 18. Krummhorn (oder auch Bärpfeife, Vox humana)
Durchschlagende Zungen können auch ganz ohne Becher klingen, so wie dies in Harmonium, Akkordeon und Mundharmonika der Fall ist. Becherlose Durchschlagzungen wurden im 19. Jahrhundert zumeist ohne Stiefel mit ihrem Rahmen direkt auf einer eigenen kleinen Lade montiert und als Physharmonika, Aeoline oder Clavaeoline bezeichnet.
Zungenstimmen, insbesondere durchschlagende Zungenstimmen ohne Becher, verändern sich bei Temperaturänderungen kaum in der Tonhöhe. Anders ist dies bei Lippenpfeifen: Bei ihnen verändert sich die erzeugte Tonhöhe sehr stark mit der Lufttemperatur. Eine Temperaturerhöhung von 15° C führt bei Lippenpfeifen zu einer Erhöhung der Tonhöhe um ca. einen Halbton. Da Orgeln in der Regel beide Pfeifentypen enthalten, treten folglich bei Temperaturänderungen Verstimmungen innerhalb des Pfeifenwerks auf, die durch Nachstimmen der Zungenpfeifen beseitigt werden, da diese von geringer Anzahl und leichter zu stimmen sind.
In jüngster Zeit wurden von Ernst Zacharias (Trossingen) Zungenpfeifen eines neuen Typs entwickelt, die sich bei Temperaturänderungen ähnlich wie Labialpfeifen in der Tonhöhe verändern, so daß das Nachstimmen entfällt. Eine Zungenpfeife dieses Typs besitzt eine durchschlagende Zunge, die umgekehrt montiert ist wie in herkömmlichen durchschlagenden Zun-genpfeifen. Daher spricht man auch von "Zungenstimmen mit gewendeter Zunge". Die Zunge liegt nämlich nicht auf der Seite des Zungenrahmens auf, die der Windzufuhr zugekehrt ist und ist auch nicht zur Windzufuhr hin aufgebogen, sondern die Zunge ist auf der windabgewandten Seite des Zungenrahmens montiert und besitzt keine Aufbiegung oder eine Aufbiegung weg von der Windzufuhr. Eine so montierte Zunge ist allein nicht schwingungsfähig: Sie wird zwar vom Anblaswind etwas vom Rahmen weggedrückt, so daß sich ein Spalt zwischen Zunge und Rahmen bildet, durch den die Luft entweichen kann. Aber da die Zunge nicht zurückfedern kann solange der Anblasvorgang andauert, kommt es zu keinen Schwingungen. Erst wenn die Zunge auf einen Pfeifenkörper montiert wird, dessen Luftsäule eine Resonanzfrequenz nahe der Frequenz hat, mit der die Zunge bei "normaler" Anblasweise schwingen würde, entsteht ein Ton: Der Anblasimpuls regt in diesem Fall die Luftsäule des Resonators zu Eigenschwingungen an, und letztere versetzen die Zunge in Schwingung. Da-mit dies möglich ist, muß die Zunge allerdings mit ihrem Rahmen etwa in der Mitte des Pfeifenkörpers montiert sein, sofern dieser beidseitig offen ist wie bei offenen Labialpfeifen. Um die Windzufuhr zu erleichtern, wird in diesem Fall der Pfeifenkörper in der Mitte um 180° geknickt und die Zunge (Z) nahe dem Knick montiert, der dann das untere Ende einer Doppelröhre bildet (siehe Abbildung). Ist der Pfeifenkörper einseitig geschlossen wie bei einer gedeckten Labialpfeife, dann muß die Zunge ein kleines Stück oberhalb des geschlossenen Endes montiert sein. In der gezeichneten Konstruktion entfällt dann im Prinzip nur das Mittelbrett, das den Pfeifenkörper teilt. Eine Stimmkrücke haben die Zacharias-Zungenpfeifen nicht. Gestimmt werden sie wie offene Lippenpfeifen entweder durch Verlängerung bzw. Verkürzung der schwingenden Luftsäule an einem Stimmschlitz oder durch Abschatten der Mündung mittels eines Blechs.
Zungenpfeifen nach Ernst Zacharias haben die Eigenheit, daß sie unterschiedlich stark angeblasen werden können, ohne daß sich dadurch die Tonhöhe ändert. Ihr dynamischer Bereich ist ungewöhnlich groß. Wenn der Winddruck in der Lade mit einem Schwelltritt veränderbar gemacht wird, können solche Zungenstimmen während dem Spiel in ihrer Lautstärke verändert werden.
Zacharias-Zungenstimmen sind bisher nur in wenigen Orgeln realisiert worden. Johannes Rohlf hat eine erste solche Zungenstimme 1998 in der evang. Kirche Eckenhaid bei Erlangen unter dem Namen Klarinette 8' realisiert; 2006 entstanden zwei weitere Exemplare, eine Klarinette 8' und ein Saxophon 8' in der Marktkirche Hamburg-Poppenbüttel. Die Klarinette weist einseitig geschlossene Resonatoren in Trichterform auf, das Saxophon parallelwandige, beidseitig offene Resonatoren. Es ist zu erwarten, daß Zachariaszungenstimmen in den kommenden Jahrzehnten erhebliche Verbreitung finden werden.
Roland Eberlein