Pierres angulaires : Les horizontales de Cooper dominent

Cylindres de compresseur Cooper Twin Type 22.

À peine plus de dix ans après la production de son premier grand compresseur horizontal à moteur à gaz, l'entreprise dominait le marché de la compression du gaz naturel par pipeline. Le compresseur, visible sur l'unité tandem de la figure 1, ne représentait qu'une petite partie des machines longues et massives livrées en plusieurs pièces, ce qui nécessitait un réassemblage et un alignement précis lors de l'installation dans une station de compression.

La fondation et le soin apporté à la mise à niveau et à l'alignement de chaque moitié du moteur revêtaient une importance capitale. En effet, la fondation était le seul élément assurant l'alignement des deux moitiés d'un moteur bicylindre en tandem. Par conséquent, ce type de moteur exigeait des fondations extrêmement massives afin que tout tassement éventuel se produise, celui-ci se fasse en bloc et n'entraîne pas de désalignement des deux moitiés.

Du fait de la longueur de chaque côté de ces moteurs, leur longueur variait considérablement lors de la montée en température, du démarrage à froid jusqu'au fonctionnement normal. Ce problème fut résolu en fixant uniquement le bâti principal à la fondation par de solides boulons, tandis que le support du cylindre central (entretoise) et le guide de queue reposaient sur une sous-base dotée de glissières usinées permettant une dilatation et une contraction parfaitement libres en fonction des variations de température. La figure 2 illustre ce dispositif sur un guide de queue de Cooper Type 22.

Guide de queue Cooper Type 22 sur glissière usinée.

Une autre caractéristique de ces moteurs résidait dans le fait que, les bielles et les pistons étant entièrement soutenus à leurs extrémités et en leur centre, leur poids ne reposait pas sur les parois des cylindres. Ainsi, la seule force d'usure exercée sur le cylindre était celle des segments de piston. C'était l'une des raisons de la durée de vie exceptionnelle de ces moteurs. À l'origine, ils étaient équipés d'un allumage à basse tension par coupure et par extinction, avec deux allumeurs par cylindre. Les systèmes d'allumage ont été améliorés au fur et à mesure des progrès technologiques.

Bien que Cooper ait construit des moteurs horizontaux d'une puissance allant de 50 ch (37 kW) à 1 600 ch (1 193 kW), les plus courants étaient le Type 22 à course de 36 pouces (mm) et ses cousins plus puissants, les Type 24 et 26. Le bicylindre Type 22 développait 970 ch (723 kW) avec la conception excentrique d'origine et 1 000 ch (746 kW) avec la conception de came de nouvelle génération. Les deux versions avaient un régime nominal de 125 tr/min. Le bicylindre-compresseur mesurait 16 m de long sur 6,6 m de large. Le volant d'inertie de 4,27 m de diamètre utilisé sur le bicylindre pesait 13 605 kg. Le poids total du moteur Type 22, transporté, était de 117 914 kg (260 000 lb), soit un rapport impressionnant de 158 kg/kW (260 lb/ch). Bien entendu, pour le transport, les moteurs étaient démontés en de nombreuses pièces pouvant être chargées sur des wagons, des chariots ou des traîneaux pour être acheminées vers des sites isolés.

L'une des dernières installations de moteurs de type 22 encore en service se trouvait à la station de compression de Rockport (Virginie-Occidentale) de la Columbia Gas Transmission Corporation. Trois compresseurs horizontaux Cooper de type 22 y étaient encore utilisés pour l'injection et le soutirage de gaz vers des réservoirs souterrains jusqu'en 2013, date de leur mise hors service. Une équipe de six personnes, appuyée par un chef de station, assurait la maintenance de la station et des équipements, garantissant leur parfait état de fonctionnement. Elle effectuait également tous les travaux d'entretien, y compris le démontage des moteurs pour inspection et réparation toutes les 20 000 à 30 000 heures de fonctionnement. Ces imposants moteurs avaient été installés à Rockport en 1954, après avoir été déplacés d'une station de compression plus ancienne construite en 1916. Ainsi, les moteurs les plus anciens ont fonctionné dans deux stations différentes pendant près d'un siècle.

Des modèles plus petits furent également développés, et 1926 fut une année de production record avec 269 compresseurs horizontaux Cooper. De 1909 à la fusion avec Bessemer en 1929, Cooper construisit un total de 1 618 compresseurs horizontaux à moteur à gaz, développant une puissance de 379 400 ch (282 923 kW). L'immense usine de Bessemer permit d'accroître la production, qui augmenta avec la construction des premiers oléoducs interétatiques. Un an après la fusion, les compresseurs horizontaux de plus grande taille, les types 24 et 26, furent mis en service. La figure 3 montre trois compresseurs jumelés en tandem de type 24 dans une station de l'oléoduc Panhandle Eastern, au Kansas.

Trois turbines horizontales jumelées en tandem de type 24 à double effet chez Panhandle Eastern Pipeline à Greensburg, Kansas, 1936.

La production de la plupart des modèles horizontaux s'est poursuivie jusque dans les années 1940. Celle des compresseurs à moteur à gaz horizontaux Cooper-Bessemer a finalement cessé en 1952, 43 ans après la livraison du premier exemplaire et 16 ans après l'arrivée sur le marché des compresseurs à moteur en V intégrés, plus compacts. Robustes et de conception classique, les compresseurs horizontaux étaient extrêmement fiables, mais leur coût et la complexité de leur installation ont fini par les rendre moins performants, au profit des compresseurs en V intégrés, plus légers et moins onéreux. Le tableau 1 récapitule la production de compresseurs à moteur à gaz horizontaux à quatre temps Cooper et Cooper-Bessemer de 1909 à 1952, soit un total de 2 802 unités pour une puissance cumulée d'environ 1 362 100 ch (1 015 735 kW).

Une anecdote intéressante : en 1955 et 1956, vingt Type 22 et 47 Type 24 ont été turbocompressés sur le terrain, augmentant ainsi leur puissance à 1500 et 1800 ch (1119 et 1342 kW), respectivement.