Elementi chiave: i modelli orizzontali Cooper dominano

Cilindri del compressore gemelli Cooper Tipo 22.

In poco più di un decennio dalla produzione del suo primo grande compressore orizzontale a motore a gas, l'azienda dominava il mercato della compressione dei gasdotti. La sezione di compressione, mostrata nell'unità tandem in Fig. 1, era una piccola parte delle macchine lunghe e massicce che venivano spedite in molti pezzi, richiedendo il riassemblaggio e un accurato allineamento durante l'installazione presso una stazione di compressione.

La cura dedicata alla costruzione delle fondamenta e al livellamento e all'allineamento di ciascuna metà del motore rivestiva un'importanza particolare. Infatti, le fondamenta erano l'unico elemento che manteneva allineate le due metà di un motore bicilindrico in tandem. Pertanto, motori di questo tipo richiedevano fondamenta davvero massicce, in modo che eventuali cedimenti si verificassero come un'unica unità e non causassero il disallineamento delle due metà del motore.

A causa della lunghezza di ciascun lato di questi motori, si verificava una notevole variazione di lunghezza quando il motore veniva portato da freddo alla normale temperatura di esercizio. Questo problema fu risolto fissando saldamente alla base solo il telaio principale, mentre il supporto del cilindro centrale (elemento distanziatore) e la guida di coda poggiavano su una base secondaria con scanalature lavorate che consentivano la completa libertà di espansione o contrazione dovuta alle variazioni di temperatura. La Figura 2 mostra una guida di coda di un motore Cooper Tipo 22 con questa configurazione.

Guida di coda Cooper tipo 22 su slitta lavorata.

Un'altra caratteristica di questi motori era che, essendo bielle e pistoni completamente supportati sia alle estremità che al centro, il loro peso non gravava sulle pareti del cilindro. Pertanto, l'unica forza di usura sul cilindro era quella esercitata dalle fasce elastiche di tenuta del pistone. Questo fu uno dei motivi della durata eccezionalmente lunga di questi motori. Originariamente, i motori erano dotati di un sistema di accensione a bassa tensione, con due accenditori per cilindro. I sistemi di accensione furono aggiornati con il progredire della tecnologia nel corso della vita dei motori.

Sebbene la Cooper costruisse motori orizzontali di dimensioni comprese tra 50 CV (37 kW) e 1600 CV (1193 kW), i più comuni erano il Type 22 con corsa da 36 pollici (mm) e i suoi cugini più grandi Type 24 e 26. Il bicilindrico Type 22 aveva una potenza nominale di 970 CV (723 kW) con il design eccentrico originale o di 1000 CV (746 kW) con il design dell'albero a camme di nuova generazione. Entrambi avevano una velocità nominale di 125 giri/min. Il gruppo motore-compressore era lungo 52,5 piedi (16,0 m) e largo 21,7 piedi (6,6 m). Il volano di 14 piedi (4,27 m) di diametro utilizzato sul bicilindrico pesava 30.000 libbre (13.605 kg). Il peso di spedizione del motore Type 22 completo era di 260.000 libbre (117.914 kg), ovvero un sorprendente rapporto potenza/potenza di 260 libbre/CV (158 kg/kW). Naturalmente, per il trasporto, i motori venivano smontati in molti pezzi che potevano essere sollevati su vagoni ferroviari, carri pesanti o slitte per il trasporto verso siti remoti.

Uno degli ultimi impianti operativi di motori di tipo 22 si trovava presso la stazione di compressione di Rockport (Virginia Occidentale) della Columbia Gas Transmission Corporation. Tre motori orizzontali Cooper di tipo 22 erano ancora in uso presso questa stazione per l'iniezione e l'estrazione di gas nei depositi sotterranei fino al 2013, anno in cui furono dismessi. Un team di sei persone, più un sovrintendente di stazione, manteneva la stazione e le attrezzature in condizioni impeccabili e operative su richiesta. Si occupavano anche di tutta la manutenzione, compreso lo smontaggio dei motori per ispezioni e riparazioni ogni 20-30 mila ore di funzionamento. I grandi motori erano stati installati a Rockport nel 1954, sebbene fossero stati trasferiti da una precedente stazione di compressione costruita nel 1916. Pertanto, i motori più vecchi hanno operato in due stazioni diverse per quasi un secolo intero.

Furono sviluppati anche modelli più piccoli e il 1926 fu un anno record per la produzione di 269 compressori orizzontali Cooper. Dal 1909 fino alla fusione con Bessemer nel 1929, Cooper costruì un totale di 1618 compressori orizzontali a gas con una produzione di 379.400 CV (282.923 kW). L'enorme stabilimento di Bessemer supportò l'aumento della produzione, che crebbe con la costruzione dei primi gasdotti interstatali. Un anno dopo la fusione, furono introdotti i modelli orizzontali più grandi, Tipo 24 e Tipo 26. La Figura 3 mostra tre compressori gemelli in tandem di Tipo 24 presso una stazione del gasdotto Panhandle Eastern in Kansas.

Tre condotte orizzontali a doppio effetto in tandem di tipo 24 presso la Panhandle Eastern Pipeline a Greensburg, Kansas, nel 1936.

La produzione della maggior parte dei modelli orizzontali continuò fino agli anni '40. La produzione di motori a gas orizzontali con compressore della Cooper-Bessemer terminò definitivamente nel 1952, 43 anni dopo la spedizione della prima unità e 16 anni dopo l'introduzione sul mercato dei più compatti motori a gas integrali a V. I motori orizzontali, robusti e dal design tradizionale, si dimostrarono estremamente affidabili, ma col tempo i costi e la complessità della loro installazione finirono per favorire i motori integrali a V, più leggeri ed economici. La Tabella 1 riassume la produzione di motori a gas orizzontali a quattro tempi con compressore della Cooper e della Cooper-Bessemer dal 1909 al 1952, per un totale di 2802 unità con una potenza complessiva di circa 1.362.100 CV (1.015.735 kW).

Una nota interessante è che nel 1955 e nel 1956, venti esemplari del Tipo 22 e 47 del Tipo 24 furono dotati di turbocompressore sul campo, aumentando la potenza rispettivamente a 1500 e 1800 CV (1119 e 1342 kW).