PROFILPELAJAR.COM

Horton-Sphere

Horton-Sphere in Alberta, Kanada

Eine Horton-Sphere (eingetragener Markenname Hortonsphere) ist ein kugelförmiger Druckbehälter für die Lagerung von Gasen, verflüssigten Gasen oder flüchtigen Flüssigkeiten. Horton-Spheres, die zur Lagerung von Gas genutzt werden, bezeichnet man auch als Kugelgasbehälter.

Geschichte

Die Entwicklung der Horton-Sphere ist eng verbunden mit der Chicago Bridge & Iron Company (CB&I). Der Name Horton-Sphere verweist auf den Gründer der CB&I: Horace Ebenezer Horton.[1] Bereits zu Lebzeiten des Firmengründers wandte sich die CB&I der Herstellung von Flüssigkeitsspeichern zu.[2.1] Nach dem Tod von Horace E. Horton im Jahr 1912 übernahm sein Sohn George Terry Horton die Führung. Unter George T. Horton gewann das Betätigungsfeld Öl- und Gasindustrie weiter an Bedeutung für die Firma.[3] 1923 baute CB&I einen ersten kugelförmigen Tank für eine Raffinerie in Port Arthur (Texas) – die erste Horton-Sphere.[4] George T. Horton erhielt ein Patent für die Konstruktion der Kugeltanks und CB&I ließ sich 1924 den Markennamen Hortonsphere schützen.[5] Frühe Horton-Spheres bestanden aus Schmiedeeisen- oder Stahlplatten, die miteinander vernietet wurden. Seit den 1940er Jahren werden Horton-Spheres geschweißt.

Konstruktion

Für den Zusammenbau der Kugelhülle werden flache Stahlplatten in Form gepresst und nach bestimmten Mustern angeordnet. Um einen kugelförmigen Behälter zu konstruieren, braucht man die Abwicklung der Kugeloberfläche. Die häufigste Methode heute ist die Abwicklung mit Radial- und Scheibenschnitten.[6.1] Dabei setzt man die Kugel aus trapezförmigen Segmenten zusammen.[7] Die älteren kugelförmige Druckbehälter haben Abwicklungen wie Volleybälle oder Fußbälle vor 1970.[8] Auch Mischformen beider Kugelabwicklungen kommen zur Anwendung.[6.2] Da komplette Kugeltanks zu groß für den Transport am Stück sind, werden die vorgebogenen Platten erst auf der Baustelle zusammengefügt.

Von der ersten Installation 1923 bis etwa 1940 wurden die Platten hauptsächlich vernietet. 1945 richtete CB&I eine eigene Abteilung für das Schweißen vor Ort auf Baustellen ein.[2.2] Jede Horton-Sphere braucht eine Stützkonstruktion, weil eine Kugel allein nicht standsicher ist und weil die Armaturen am untersten Punkt an den Tank anschließen. George T. Horton patentierte eine Konstruktion, bei dem die Beinstützen so verschweißt sind, dass sie die thermische Ausdehnung der Kugel mitmachen können, ohne dass die Schweißnähte reißen. Das Patent wurde ihm 1947 posthum zuerkannt.[9]

Wenn die Temperatur der Lagerung nur eine geringe Rolle spielt, werden Horton-Spheres einwandig ausgeführt. Bei der Lagerung mit tiefen Temperaturen kommen doppelwandige Konstruktionen zum Einsatz. Dann wird aus dem Zwischenraum zwischen innerer und äußerer Stahlhülle so viel Luft wie möglich entfernt, da ein Vakuum sehr gut isoliert.[10] Der luftleere Zwischenraum zwischen beiden Hüllen wird mit einem isolierenden Material gefüllt. Früher hat man dazu Perlit verwendet. Heute nutzt man als Füllstoff hauptsächlich Hohlglaskügelchen oder Microballons als Glas.[11][12.1]

Nutzung

Die häufigste Anwendung ist die Lagerung von Gasen und Flüssigkeiten bei Umgebungstemperatur oder geringer Kühlung. Zu den gelagerten Produkten gehören Ammoniak, Benzin, Naphtha, Propan, Butan, Ethan, Butadien, Propen und Vinylchlorid.[12.2] Für extrem niedrige Temperaturen (unter −100 °C bis −150 °C) werden doppelwandige, isolierte Kugeltanks verwendet. Typische Produkte, die so gelagert werden, sind Flüssigerdgas, Methan, Ethen, Wasserstoff und Sauerstoff.[12.3] In Raffinerien und petrochemischen Anlagen werden sie zur Speicherung von Vorprodukten und Endprodukten wie Butadien oder Propylen genutzt. In der Luft- und Raumfahrt dienen sie zur Treibstofflagerung oder als Vakuumkammern.

Eine besondere Bedeutung hat der Bautyp Horton-Sphere für die Kernenergie. Der Ursprung der typischen Kuppelbauten von AKW-Sicherheitsbehältern sind die Horton-Spheres der frühen Reaktoren.[2.3] Dazu zählen das Kernkraftwerk Yankee Rowe in Franklin County (Massachusetts),[13] der D1G Reactor des Kesselring Atomic Power Labratory in West Milton, Saratoga County (New York)[14][15] sowie die Nuklearanlage Dounreay in Schottland.[16] Weitere frühe Kernkraftwerke mit einer Horton-Sphere als Containment sind Big Rock Point, in Charlevoix (Michigan), Dresden in Morris (Illinois) und Indian Point in Buchanan (New York).[17]

Horton-Sphere als Reaktorsicherheitsbehälter

  • Der D1G-Ball der Kesselring Site
    Der D1G-Ball der Kesselring Site
  • Kernkraftwerk Yankee Rowe
    Kernkraftwerk Yankee Rowe
  • Dounreay Fast Reactor
    Dounreay Fast Reactor
  • Kernkraftwerk Big Rock Point
    Kernkraftwerk Big Rock Point
Commons: Horton-Sphere – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Bruce Wells: Horace Horton's Spheres. In: American Oil & Gas Historical Society. 19. September 2025, abgerufen am 12. Mai 2026 (amerikanisches Englisch).
  2. ↑ admin: History. In: CB&I. Archiviert vom Original am 7. Mai 2015; abgerufen am 12. Mai 2026.
    1. ↑ „While initially involved in bridge design and construction, we turned our focus to bulk liquid storage in the late 19th and early 20th centuries, coinciding with the western expansion of railroads across the United States and the discovery of oil in the U.S. Southwest.“
    2. ↑ „The company establishes a field welding department and contributes to the development of welding codes and standards.“
    3. ↑ „CB&I erects the world's largest Hortonsphere (225 ft diameter) in West Milton, New York, for the Atomic Energy Commission. This is the first of many nuclear containment vessel contracts for the company.“
  3. ↑ Obituary – George Terry Horton. In: American Welding Society (Hrsg.): Welding Journal. Band 24, 1945, S. 478–480 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  4. ↑ Manish Sharma: Horton Sphere Ammonia Storage Tanks at SFC Kota. In: Indian Journal of Fertilisers. Juni 2013, S. 80–85 (ureaknowhow.com [PDF]).
  5. ↑ Justia Trademark Details HORTONSPHERE. In: justia.com. Abgerufen am 12. Mai 2026 (englisch): „Filing Date: 1924-06-05, Registration Number: 0191132, Registration Date: 1924-11-04.“
  6. ↑ FAB: Spherical Storage Tanks: Design, Structure & Installation | FAB. In: FAB. (fabtank.com [abgerufen am 13. Mai 2026]).
    1. ↑ „Ring-Belt Type (Orange-Peel Design): This is the most common configuration. The shell is divided into segments resembling orange peels, forming ring belts composed of multiple curved plates.“
    2. ↑ „Hybrid Type: This structure combines the strengths of both the orange-peel and soccer-ball designs. The equatorial and temperate zones use the orange-peel configuration, while the polar plates (top and bottom) adopt the soccer-ball pattern.“
  7. ↑ Technisches Zeichnen: Grundlagen und Normen, Technische Produktdokumentation, Geometrischen Produktspezifikation, Darstellende Geometrie, Beispiele: Lehr-, Übungs- und Nachschlagewerk für Schule, Fortbildung, Studium und Praxis, mit mehr als 100 Tabellen und weit über 1.000 Zeichnungen. 39., überarbeitete und erweiterte Auflage. Cornelsen, Berlin 2024, ISBN 978-3-06-452519-1, S. 267–268 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 13. Mai 2026]).
  8. ↑ Erst ab 1970 wurde mit dem Fußball Telstar Durlast der Ikosaederstumpf für Fußbälle populär.
  9. ↑ Patent US2427676A: Spherical tank. Angemeldet am 1. März 1945, veröffentlicht am 23. September 1947, Anmelder: Chicago Bridge & Iron Co, Erfinder: George T. Horton.‌
  10. ↑ ralgra: Hortonsphere® Pressure Vessels. In: CB&I. Archiviert vom Original am 21. Dezember 2014; abgerufen am 12. Mai 2026: „Cryogenic Temperature Liquid Storage: Spheres designed for cryogenic storage can be used to store products such as ethylene, hydrogen, oxygen, nitrogen, argon and LNG. These spheres feature double walls with an evacuated, perlite-filled annular space.“
  11. ↑ 3M™ Glass Bubbles for Cryogenic Insulation. In: 3m.com. Abgerufen am 13. Mai 2026 (englisch): „Historically, an expanded volcanic glass called perlite was often used to fill the annular space in cryogenic storage vessels. 3M Glass Bubbles offer significant advantages over perlite when it comes to thermal efficiency and durability.“
  12. ↑ Hortonsphere® PRESSURE VESSELS. In: www.cbi.com. Chicago Bridge & Iron Company, abgerufen am 12. Mai 2026.
    1. ↑ „Hortonsphere vessels for cryogenic storage are fully refrigerated double-wall spheres with an evacuated, perlite-filled annular space.“
    2. ↑ „Products stored in ambient and low temperature Hortonsphere vessels include: gasoline, anhydrous ammonia, vinyl chloride monomer, naphtha, propane, propylene, ethane, butane, natural gas liquids, butadiene.“
    3. ↑ „Products stored in cryogenic Hortonsphere vessels include: LNG, methane, ethylene, hydrogen, oxygen.“
  13. ↑ Jim Byrne: Yankee Rowe Decommissioning Update. In: American Nuclear Society’s Decommissioning, Decontamination and Reutilization Division (Hrsg.): ANS DD&R Division Spring Newsletter. Mai 2004, S. 16 (ans.org [PDF]): „The Horton Sphere is being cut into sections and shipped to Envirocare.“
  14. ↑ Kesselring Site: Then and Now - Part I. Abgerufen am 12. Mai 2026 (englisch): „The most prominent feature of the site is the Hortonsphere. The Hortonsphere was built as the containment building for the SIR prototype (Submarine Intermediate Reactor) a sodium cooled design that would eventually power the USS SEAWOLF.“
  15. ↑ Guest Contributor: Kesselring Atomic Power Labratory: A Short History - New York Almanack. 15. Mai 2020, abgerufen am 12. Mai 2026 (amerikanisches Englisch): „The Horton Sphere (or the D1G Ball) was the first pressure containment building ever constructed and, at the time, was the largest sphere ever built.“
  16. ↑ Douglas Gibson Macleod: The Philosopher’s Plutonium Stone – the Dounreay Fast Reactor and the fall of Britain’s Atomic Empire. University of South Wales, Cardiff Februar 2024, S. 43 (southwales.ac.uk [PDF]): „They were sole British licensees of the Chicago Bridge and Iron Company for ‘Hortonspheres’, [...] with H.B. Horton himself providing staff to review the Dounreay design.“
  17. ↑ Paul Laufs: Reaktorsicherheit für Leistungskernkraftwerke 1: Die Entwicklung im politischen und technischen Umfeld der Bundesrepublik Deutschland. 2. Aufl. 2018. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2018, ISBN 978-3-662-53453-3, Die Begrenzung potenzieller Unfallfolgen durch die Sicherheitshülle, S. 287 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 14. Mai 2026]): „Die Firma Chicago Bridge & Iron Company, Chicago, Ill. galt als besonders erfahren und leistungsfähig im Bau von mächtigen Druckbehältern aus Stahlblech in der Fabrik und auf dem Bauplatz, sodass die kugelförmigen SB [Sicherheitsbehälter] der frühen großen Kernkraftwerke in den USA von dieser Firma errichtet wurden (Big Rock Point, Dresden, Indian Point, Yankee u. a.).“

Content Disclaimer

Informasi ini disarikan dari Wikipedia dan disajikan kembali untuk tujuan edukasi. Konten tersedia di bawah lisensi CC BY-SA 3.0. Kami tidak bertanggung jawab atas ketidakakuratan data yang bersumber dari kontribusi publik tersebut.

  1. The information displayed on this website is sourced in part or in whole from Wikipedia and has been adapted for the purpose of restating it. We strive to provide accurate and relevant information, however:
  2. There is no guarantee of absolute accuracy. Wikipedia is an open, collaborative project that can be edited by anyone, so information is subject to change.
  3. It is not intended to constitute professional advice. The content displayed is for informational and educational purposes only. For important decisions (e.g., medical, legal, or financial), please consult a professional.
  4. Content copyright. Wikipedia is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License (CC BY-SA). This means that content may be reused with appropriate attribution and shared under a similar license.
  5. Responsible use. Any risk arising from the use of information from this website is entirely the responsibility of the user.