Eckpfeiler: Cooper Horizontals dominieren

Cooper Doppelkompressorzylinder Typ 22.

Nur gut zehn Jahre nach der Produktion ihres ersten großen horizontalen Gasmotorkompressors dominierte das Unternehmen den Markt für Erdgasleitungskompressoren. Das in Abb. 1 dargestellte Kompressorende der Tandemeinheit war nur ein kleiner Teil der langen und massiven Maschinen, die in vielen Einzelteilen geliefert wurden und daher bei der Installation in einer Kompressorstation wieder zusammengebaut und sorgfältig ausgerichtet werden mussten.

Das Fundament und die sorgfältige Ausrichtung und Nivellierung der beiden Triebwerkshälften waren von besonderer Bedeutung. Tatsächlich war das Fundament das Einzige, was die beiden Hälften eines Tandem-Doppeltriebwerks in der richtigen Position hielt. Daher benötigten Triebwerke dieses Typs extrem massive Fundamente, damit sich eventuelle Setzungen als Einheit auswirkten und die beiden Hälften nicht verschoben wurden.

Aufgrund der Länge der einzelnen Seiten dieser Motoren kam es beim Erreichen der Betriebstemperatur zu erheblichen Längenänderungen. Dieses Problem wurde gelöst, indem lediglich der Hauptrahmen fest mit dem Fundament verschraubt wurde, während die mittlere Zylinderhalterung (Distanzstück) und die Heckführung auf einer Unterkonstruktion mit gefrästen Führungsbahnen ruhten. Diese ermöglichten eine uneingeschränkte Ausdehnung und Kontraktion aufgrund von Temperaturänderungen. Eine Heckführung des Typs Cooper 22 veranschaulicht diese Anordnung in Abb. 2.

Cooper Typ 22 Heckführung auf gefrästem Schlitten.

Ein weiteres Merkmal dieser Motoren war die vollständige Lagerung von Pleuelstangen und Kolben an beiden Enden und in der Mitte. Dadurch lastete kein Gewicht des Kolbens auf den Zylinderwänden. Die einzige Verschleißkraft im Zylinder war somit die der Kolbenringe. Dies trug maßgeblich zur außergewöhnlich langen Lebensdauer der Motoren bei. Ursprünglich waren die Motoren mit einer Niederspannungs-Zündanlage ausgestattet, wobei pro Zylinder zwei Zündmodule verwendet wurden. Im Laufe der Zeit wurden die Zündanlagen mit dem technologischen Fortschritt verbessert.

Obwohl Cooper horizontale Motoren mit Leistungen von 50 PS (37 kW) bis 1600 PS (1193 kW) baute, waren die gängigsten Modelle der Typ 22 mit 36 Zoll Hub (mm) sowie seine größeren Varianten Typ 24 und 26. Der Zweizylinder Typ 22 leistete mit der ursprünglichen Exzenterkonstruktion 970 PS (723 kW) bzw. mit der Nockenwellenkonstruktion der nächsten Generation 1000 PS (746 kW). Beide hatten eine Nenndrehzahl von 125 U/min. Der Zweizylinder-Kompressor war 16,0 m lang und 6,6 m breit. Das Schwungrad des Zweizylinders mit einem Durchmesser von 4,27 m wog 13.605 kg. Das Versandgewicht des kompletten Motors vom Typ 22 betrug 117.914 kg (260.000 lb), was einem erstaunlichen Leistungsgewicht von 158 kg/kW (260 lb/hp) entspricht. Selbstverständlich wurden die Motoren für den Transport in viele Einzelteile zerlegt, die auf Eisenbahnwaggons, schwere Lastwagen oder Schlitten verladen und zu abgelegenen Einsatzorten transportiert werden konnten.

Eine der letzten in Betrieb befindlichen Anlagen mit Typ-22-Motoren befand sich in der Kompressorstation Rockport (West Virginia) der Columbia Gas Transmission Corporation. Drei horizontale Cooper-Kompressoren des Typs 22 waren dort bis 2013 für die Gaseinspeisung und -entnahme in unterirdische Speicher im Einsatz, bevor sie außer Dienst gestellt wurden. Ein sechsköpfiges Team, zuzüglich eines Stationsleiters, hielt die Station und die Anlagen in einwandfreiem Zustand und sorgte für den bedarfsgerechten Betrieb. Sie führten auch sämtliche Wartungsarbeiten durch, einschließlich der Demontage der Motoren zur Inspektion und Reparatur nach jeweils 20.000 bis 30.000 Betriebsstunden. Die großen Motoren waren 1954 in Rockport installiert worden, nachdem sie zuvor in einer älteren, 1916 erbauten Kompressorstation gestanden hatten. Somit waren die ältesten Motoren fast ein ganzes Jahrhundert lang in zwei verschiedenen Stationen im Einsatz.

Es wurden auch kleinere Modelle entwickelt, und 1926 war mit 269 horizontalen Gasmotorkompressoren von Cooper ein Produktionsrekordjahr. Von 1909 bis zur Fusion mit Bessemer im Jahr 1929 baute Cooper insgesamt 1618 horizontale Gasmotorkompressoren mit einer Leistung von 379.400 PS (282.923 kW). Bessemers riesiges Werk ermöglichte die Produktionssteigerung, die mit dem Bau der ersten Fernleitungen weiter zunahm. Ein Jahr nach der Fusion wurden die größeren horizontalen Kompressoren vom Typ 24 und Typ 26 eingeführt. Abb. 3 zeigt drei in Reihe geschaltete Typ-24-Kompressoren an einer Pipelinestation von Panhandle Eastern in Kansas.

Drei doppeltwirkende horizontale Doppelrohrleitungen vom Typ 24 in Tandembauweise bei Panhandle Eastern Pipeline in Greensburg, Kansas, 1936.

Die Produktion der meisten Horizontalmodelle lief bis weit in die 1940er-Jahre hinein. Die Fertigung der horizontalen Gasmotor-Kompressoren von Cooper-Bessemer endete schließlich 1952, 43 Jahre nach Auslieferung des ersten Geräts und 16 Jahre nach dem Markteintritt der kompakteren Integral-V-Winkel-Motor-Kompressoren. Die konservativ konstruierten und robusten Horizontalmotoren waren äußerst zuverlässig, doch letztendlich führten die Kosten und der Installationsaufwand dazu, dass sich die leichteren und kostengünstigeren Integral-V-Motoren durchsetzten. Tabelle 1 fasst die Produktion der Viertakt-Horizontal-Gasmotor-Kompressoren von Cooper und Cooper-Bessemer von 1909 bis 1952 zusammen. Insgesamt wurden 2802 Einheiten mit einer Gesamtleistung von ca. 1.362.100 PS (1.015.735 kW) gefertigt.

Eine interessante Fußnote ist, dass in den Jahren 1955 und 1956 zwanzig Fahrzeuge des Typs 22 und 47 Fahrzeuge des Typs 24 mit einem Turbolader ausgestattet wurden, wodurch die Leistung auf 1500 bzw. 1800 PS (1119 bzw. 1342 kW) gesteigert wurde.