DE1751014C

DE1751014C - Cold gas refrigerator working according to the Stirling cycle

Info

Publication number: DE1751014C
Application number: DE19681751014
Authority: DE
Inventors: Kenneth W. Playa del Rey Calif. Cowans (V.StA.)
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1967-04-03
Filing date: 1968-03-21
Publication date: 1973-01-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine nach dem Stirlingzyklus arbeitende Kaltgaskältemaschine mit einem allseits geschlossenen Gehäuse, das einen Kurbeltrieb umschließt und zwei Zylinder hat, von denen in dem einen ein Kompressionskolben (warmer Kolben) und in dem anderen ein Expansionskolben (kalter Kolben) mit wenigstens annähernd 90ⁿ Phasenverschiebung beweglich sind, wobei die beiden vom Kurbelgehäuse abgewandten Zylinderkammern über Regeneratoren miteinander verbunden sind und die Verbindung zwischen der dem Expansionskolben zugeordneten Zylinderkammer und den Regeneratoren einen Wärmeaustauscher zur Entnahme der erzeugten Kälteenergie enthält und die Regeneratoren durch einen Arbeitsraum mittlerer Temperatur miteinander verbunden sind, und wobei diese Verbindung an mindestens einen Kühler angeschlossen und die Zylinderkammer, in welcher der Kompressionskolben beweglich ist, beheizt ist. Eine derart gebaute Kaltgaskältemaschine ist aus der deutschen Patentschrift 913 290 bekannt. Bei dieser bekannten Bauart besteht der Arbeitsraum mittlerer Temperatur aus den beiden dem Kurbelgehäuse zugewandten, gegen dieses abgedichteten Zylinderkammern, die durch einen Kanal miteinander verbunden sind.The invention relates to a cold gas refrigerator operating according to the Stirling cycle with a housing which is closed on all sides and which encloses a crank drive and has two cylinders, one of which has a compression piston (warm piston) and the other an expansion piston (cold piston) with at least approximately 90 ⁿ phase shift, the two cylinder chambers facing away from the crankcase are connected to one another via regenerators and the connection between the cylinder chamber assigned to the expansion piston and the regenerators contains a heat exchanger for extracting the cold energy generated and the regenerators are connected to one another by a working chamber of medium temperature, and wherein this connection is connected to at least one cooler and the cylinder chamber in which the compression piston is movable is heated. A cold gas refrigeration machine constructed in this way is known from German Patent 913 290. In this known design, the working chamber of medium temperature consists of the two cylinder chambers facing the crankcase, sealed against it, which are connected to one another by a channel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gesamtwirkungsgrad einer Kaltgaskältemaschine der eingangs bezeichneten Art zu verbessern. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die dem Kurbelgehäuse zugewandten Kammern der Zylinder zu dem den Arbeitsraum mittlerer Temperatur bildenden Kurbelgehäuse hin offen sind und ein den Kurbeltrieb zwangläufig steuernder Motor in bekannter Weise in das Maschinengehäuse vollständig eingeschlossen ist.The invention is based on the object of the overall efficiency of a cold gas refrigerator to improve initially described type. This is done according to the invention in that the crankcase facing chambers of the cylinder to form the working space of medium temperature The crankcase is open and a motor that necessarily controls the crank drive is known Way is completely enclosed in the machine housing.

Der Gesamtwirkungsgrad einer Kältemaschine ist gleich dem thermodynamischen Wirkungsgrad multipliziert mit dem mechanischen Wirkungsgrad. Wenn man, wie es dem einen Merkmai der Erfindung entspricht, bei einer Kaltgaskältemaschine des oben angegebenen bekannten Aufbaus das Kurbeigehause zum Arbeitsraum mittlerer Temperatur macht, so wird damit das gesamte in der Maschine arbeitende Gasvolumen erhöht. Dadurch wird das Kompressionsverhältnis und mit ihm der thermodynamische Wirkungsgrad der Maschine herabgesetzt, was dem mit der Erfindung verfolgten Zweck gerade nicht ent-The overall efficiency of a refrigeration machine is multiplied by the thermodynamic efficiency with the mechanical efficiency. If one, as it corresponds to one feature of the invention, in a cold gas refrigerator of the above well-known structure makes the Kurbeigehause a work space of medium temperature, so this increases the total volume of gas working in the machine. This will increase the compression ratio and with it the thermodynamic efficiency of the machine is reduced what that the purpose pursued by the invention does not

spricht Nun ist aber zu bedenken, daß es sich bei den praktisch verwendeten, nach dem Stirlingzyklus arbeitenden Kaltgaskältemaschinen meist um sehr kleine Maschinen zur Erzeugung tiefster Temperaturen handelt, die vielfach unter Bedingungen zu arbei-speaks Now, however, it should be remembered that the practically used, working according to the Stirling cycle Cold gas refrigeration machines mostly around very small machines for generating extremely low temperatures acts that often have to work under conditions

ten haben, in denen eine Wartung nicht möglich ist Je kleiner eine Maschine ist, um so niedriger ist bekanntermaßen aber auch ihr mechanischer Wirkungsgrad. in which maintenance is not possible The smaller the machine, the lower it is known to be but also their mechanical efficiency.

Der mechanische Wirkungsgrad einer Kaltgaskäl-The mechanical efficiency of a cold gas cooling

ao temaschine der hier in Rede stehenden Art ist im wesentlichen durch die Reibung, und zwar hauptsächlich durch diejenige zwischen den ZyHnderflächen und den sie umschließenden Kolben besiimmt. Diese Reibung ist um so größer, je enger die Passung zwi-ao temaschine of the type in question is essentially through the friction, mainly through that between the cylinder surfaces and the piston surrounding it. This friction is greater, the closer the fit between

*5 sehen Zylindern und Kolben gemacht wird. Eine solche enge Passung ist aber bei der Kaltgaskältemaschine nach der deutschen Patentschrift 913 290 notwendig, weil dort der Arbeitsraum mittlerer Temperatur gegen das Kurbelgehäuse gut abgedichtet sein* 5 see cylinders and pistons being made. One Such a tight fit is necessary for the cold gas refrigeration machine according to German patent specification 913 290, because there the working space of medium temperature must be well sealed against the crankcase

muß, weil die Verbindung zwischen den genannten zwei Zylinderkammeria aus einem gesonderten Kanal besteht. Diese gute Abdichtung hat — wie ausgeführt — zur Folge, daß der mechanische Wirkungsgrad schlecht ist.must because the connection between said two cylinder chambers from a separate channel consists. This good seal has - as stated - the consequence that the mechanical efficiency bad is.

Baut man die Maschine erfindungsgemäß, so wird das Kurbelgehäuse in den Zyklus eingeschlossen. Diese Maßnahme läßt es zu, daß zwischen den dem Kurbelgehäuse abgewandten Zylinderkammern einerseits und dem Kurbelgehäuse zugewandten Zylinder-If the machine is built according to the invention, the crankcase is included in the cycle. This measure makes it possible that between the cylinder chambers facing away from the crankcase on the one hand and the cylinder head facing the crankcase

kammern andererseits ein geringer Gasdurchtrittchambers, on the other hand, have a low gas penetration

möglich ist, wenn die Kolbendichtungen verschlissenpossible if the piston seals are worn

oder von vornherein nicht besonders gut sind. Auf diese Weise wird zweierlei erreicht:or are not particularly good in the first place. In this way two things are achieved:

Zwar wird durch das Einschalten des Kurbelgehäuses in den Zyklus das Kompressionsverhältnis und damit der thermodynamische Wirkungsgrad vermindert. Zugleich wird aber der Reibungsverlust durch Dichtungen, die bei einer Maschine nach der Erfindung teils ganz entfallen können und teils beiIt is true that switching the crankcase into the cycle increases the compression ratio and thus the thermodynamic efficiency is reduced. At the same time, however, there is a loss of friction by seals, which can partly be completely omitted in a machine according to the invention and partly at

weitem nicht so eng zu passen brauchen, heruntergesetzt. Bei kleinen Maschinen, wie sie für Kaltgaskältemaschinen der hier in Rede stehenden Art praktisch wohl allein in Frage kommen, ist aus den dargelegten Gründen der mechanische Wirkungsgrad von größerem Einfluß auf den Gesamtwirkungsgrad als der thermodynamische Wirkungsgrad. Das Produkt aus beiden Wirkungsgraden kann daher, wenn erfindungsgemäß gebaut wird, erheblich besser sein als bei einer Maschine der oben angegebenen bekannten Bauart.nowhere near as tightly fitting, discounted. In the case of small machines, as they are practical for cold gas refrigeration machines of the type in question here Probably the only one to be considered, for the reasons given, the mechanical efficiency is of greater importance Influence on the overall efficiency as the thermodynamic efficiency. The product from Both efficiencies can therefore, if built according to the invention, be considerably better than with a machine of the known type specified above.

Hierzu kommt die Tatsache, daß eine erfindungsgemäß gebaute Maschine baulich weitaus einfacher ausfällt als eine Maschine jener bekannten Bauart. Denn einmal braucht aus den angegebenen Gründen bei der Ausbildung der Zylinder-Kolbendichtungen wesentlich weniger Aufwand getrieben zu werden. Zum anderen fällt das Kurbelgestänge, das die beiden Kolben verbindet, erheblich einfacher aus, weilIn addition, there is the fact that a machine constructed according to the invention is structurally much simpler fails as a machine of the known type. Because once needs for the reasons given To be driven significantly less effort in the formation of the cylinder-piston seals. On the other hand, the crank linkage that connects the two pistons is much simpler because

Durchführungen von Kolbenstangen durch eng schließende Bohrungen entfallen und die Kolbenstangen zugleich die Pleuel bilden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die vermincL-rte Reibung zwischen den aneinandergleitenden Flächen die Lebensdauer der Maschine heraufsetzt, was besonders dann ins Gewicht fällt, wenn die Maschinen ohne die Möglichkeit einer Wartung ununterbrochen und mit hoher Drehzahl laufen, wie dies bei ihrer praktischen Anwendung fast immer der Fall isLThere is no need for piston rods through tightly fitting bores and there are no piston rods at the same time form the connecting rod. Another advantage is that the reduced friction between the surfaces sliding against each other increases the service life of the machine, which is particularly important Weight falls when the machines are uninterrupted and at high without the possibility of maintenance Speed, as is almost always the case in their practical application

Um das mit der Erfindung verfolgte Ziel vollständig zu erreichen, ist — wie bereits oben angegeben — ein den Kurbeltrieb zwangläufig steuernder Motor in das Maschinengehäuse vollständig eingeschlossen, wie dies an sich aus der USA.-Patentschrift 3 128 605 bekannt ist. Wäre dies nicht der Fall, dann könnte Arbeitsgas aus dem Zyklus an der Stelle austreten, wo die Motorwelle in das Gehäuse eingeführt ist.To the aim pursued by the invention completely To achieve this is - as already stated above - a motor inevitably controlling the crank drive in the machine housing completely enclosed, as per se from US Pat. No. 3,128,605 is known. If this were not the case, then working gas could escape from the cycle at the point where the motor shaft is inserted into the housing.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. Es zeigt The drawing illustrates an embodiment. It shows

Fig. 1 einen schematisch gehaltenen vertikalen Schnitt einer Kältemaschine mit den Merkmalen der Erfindung undFig. 1 is a schematically held vertical Section of a refrigeration machine with the features of the invention and

F i g. 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht einer Ausführungsform der Kältemaschine nach Fig. 1 zur Veranschaulichung der Gestaltung des Motors in Verbindung mit dem dichtabgeschlossenen Gehäuse der Kältemaschine.F i g. FIG. 2 shows a partially sectioned view of an embodiment of the refrigerating machine according to FIG Fig. 1 to illustrate the design of the engine in connection with the sealed Housing of the chiller.

Die Maschine nach F i g. 1 besteht aus einem dicht abgeschlossenen Gehäuse 10, das das kälteerzeugende Mittel enthält. Das Gehäuse 10 hat einen kalten Zylinder 12, der sich in einer Richtung erstreckt, und einen warmen Zylinder 14, der sich in einer anderen Richtung erstreckt. Diese Zylinder sind vorzugsweise mit ihren Achsen in der aus F i g. 1 ersichtlichen Weise um 90° gegeneinander versetzt. Zur Verbindung des kalten Zylinders 12 und des warmen Zylinders 14 dient ein Gehäuse 16, das einen Teil des Arbeitsvolumens des Kältemittels umschließt und eine gekühlte Kammer 18 bildet. Die Kammer 18 steht in direkter Verbindung mit der einen Kammer 20 des kalten Zylinders 12 und der einen Kammer 22 des warmen Zylinders 14.The machine according to FIG. 1 consists of a tightly sealed housing 10, which is the cold-generating Contains funds. The housing 10 has a cold cylinder 12 that extends in a direction and a warm cylinder 14 extending in a different direction. These cylinders are preferred with their axes in the form from FIG. 1 clearly offset by 90 ° from one another. To the Connection of the cold cylinder 12 and the warm cylinder 14 is a housing 16 which is part of the The working volume of the refrigerant encloses and forms a cooled chamber 18. Chamber 18 is in direct communication with one chamber 20 of the cold cylinder 12 and one chamber 22 of the warm cylinder 14.

In der Kammer 22 des Zylinders 14 ist ein Kolben 24 angeordnet, der eine schwingende Bewegung ausführt und mit einer Ringdichtung 26 versehen ist.In the chamber 22 of the cylinder 14, a piston 24 is arranged, which performs an oscillating movement and is provided with an annular seal 26.

Innerhalb des kalten Zylinders 12 ist ein kalter Kolben 28 innerhalb der Kammer 20 angeordnet, die einen Teil des Zylinders 12 bildet. Innerhalb des Zylinders 12 führt der Kolben 28 gleichfalls eine schwingende Bewegung aus.Within the cold cylinder 12, a cold piston 28 is arranged within the chamber 20, the forms part of the cylinder 12. Within the cylinder 12, the piston 28 also leads a swinging motion.

Innerhalb der Kammer 18 ist eine Kurbelwelle 30 angeordnet, die um eine mittlere Achse 32 umläuft, welche senkrecht zur Zeichenebene in F i g. 1 liegt. Ein Kurbelzapfen 34 ist exzentrisch zur Drehachse 32 angeordnet und bildet das Lager für Pleuel 36 und 38, die den Kurbelzapfen 34 mit dem kalten Kolben 28 und dem warmen Kolben 24 in Gelenken 39 und 40 verbinden.Inside the chamber 18 there is a crankshaft 30 which rotates around a central axis 32, which is perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1 lies. A crank pin 34 is eccentric to the axis of rotation 32 arranged and forms the bearing for connecting rods 36 and 38, which the crank pin 34 with the cold piston 28 and the warm piston 24 in joints 39 and 40 connect.

Der warme Kolben 24 grenzt innerhalb des Zylinders 14 eine warme Kammer 42 und der kalte Kolben 28 innerhalb des Zylinders 12 eine kalte Kammer 44 ab. Zwischen den Kammern 42 und 44 stellt die Kammer 18 im Gehäuse 16 einen Arbeitsraum mittlerer Temperatur dar, der die Kurbelwelle 30 umgibt und sich in die Zylinder 12 und 14 erstreckt.The warm piston 24 delimits a warm chamber 42 and the cold piston within the cylinder 14 28 a cold chamber 44 within the cylinder 12. Between the chambers 42 and 44 is the Chamber 18 in the housing 16 represents a working space of medium temperature which surrounds the crankshaft 30 and extends into cylinders 12 and 14.

Die Volumina der Zylinderkammern, die von der Kammer 18 abgewandt sind, stehen bei dieser in Miniaturbauart ausführbaren Kaltgaskältemaschine in Verbindung miteinander durch einen ersten Regenerator 46, einen zweiten Regenerator 48 und ein verbindendes Leitungssystem 51. Dieses LeitungssystemThe volumes of the cylinder chambers facing away from the chamber 18 are of miniature design in this case executable cold gas refrigerator in connection with each other by a first regenerator 46, a second regenerator 48 and a connecting pipe system 51. This pipe system

stellt Verbindungen zwischen den Regeneratoren und der Kühlkammer 18 dar. Eine Wärmelast 52 (Kälteverbraucher) liegt benachbart zum kalten Zylinder 12. Diese Wärmelast oder dieser Kälteverbraucher kann ein elektronischer Detektor od. dgl- sein, derrepresents connections between the regenerators and the cooling chamber 18. A heat load 52 (cold consumer) is adjacent to the cold cylinder 12. This heat load or this cold consumer can be an electronic detector or the like, the

ίο auf einer tiefen Temperatur gehalten werden muß, wie sie durch die Kühlung am Zylinder 12 erhalten wird. Um der Maschine Wärme zuzuführen, ist eine Wärmequelle, die in der Zeichnung lediglich durch einen Pfeil 54 angedeutet ist, vorgesehen, die in Wär-ίο must be kept at a low temperature, as it is obtained by the cooling on the cylinder 12. To add heat to the machine is one Heat source, which is indicated in the drawing only by an arrow 54, is provided, which in heat

meaustausch mit der warmen Kammer 42 des Zylinders 14 steht. Die Wärmequelle 54 kann auf relativ hoher Temperatur liegen, beispielsweise auf etwa 550" C, und führt im Betrieb der Kammer 42 kontinuierlich Wärme zu. Ein Wärmeaustauscher 55 ist inExchange with the warm chamber 42 of the cylinder 14 is available. The heat source 54 can be on relative are high temperature, for example to about 550 "C, and leads in the operation of the chamber 42 continuously Warmth too. A heat exchanger 55 is in

ao Verbindung mit dem Rohrleitungssystem 51 vorgesehen, um Wärme am Übergang zur Umgebung zurückzudrängen, die vom durchfließenden Kühlmittel abgegeben wird.
Zur kurzen Erläuterung der Wirkungsweise derao connection with the pipeline system 51 is provided in order to push back heat at the transition to the environment, which is given off by the coolant flowing through.
For a brief explanation of how the

as Maschine sei angenommen, daß der Kurbelzapfen 34 sich — bezogen auf F i g. 1 — in seiner oberen Endstellung befindet, so daß der Kolben 28 im oberen Totpunkt im Zylinder 12 liegt, während der Kolben 24 im Zylinder 14 eine mittlere Stellung einnimmt.The machine is assumed that the crank pin 34 - based on F i g. 1 - is in its upper end position, so that the piston 28 in the upper Dead center lies in the cylinder 12, while the piston 24 assumes a central position in the cylinder 14.

Wenn der Kurbelzapfen sich entgegen dem Uhrzeiger in Fi g. 1 um 90° dreht, so geht der kalte Kolben 28 in eine mittlere Stellung über, während der warme Kolben 24 in seinen unteren Totpunkt gelangt. Kühlmittel strömt von der Kammer 18 in die Kammern 42 und 44, was der Expansionsphase des Zyklus entspricht. Dabei wird Kuhlwirkung am Zylinder 12 erzeugt. Der Kammer 44 zuströmendes Kühlmittel wird natürlich zufolge des Durchganges durch den Regenerator 48 abgekühlt und Kühlmittel, das den Re-When the crank pin is counterclockwise in Fi g. 1 rotates 90 °, the cold piston 28 goes into a middle position, while the warm piston 24 reaches its bottom dead center. Coolant flows from chamber 18 into chambers 42 and 44, which corresponds to the expansion phase of the cycle. In the process, a cooling effect is generated on the cylinder 12. The chamber 44 flowing coolant is naturally cooled as a result of the passage through the regenerator 48 and coolant containing the re-

generator 46 passiert, sodann erwärmt. Die am Austauscher 55 auftretende Wärme wird an die Umgebung abgegeben. Weitere Bewegung des Kurbelzapfens 34 — in Richtung abwärts gesehen in F i g. 1 — bringt den Kolben 28 in seinen unteren Totpunkt undgenerator 46 happened, then heated. The heat occurring at the exchanger 55 is released to the environment submitted. Further movement of the crank pin 34 - seen in the downward direction in FIG. 1 - brings the piston 28 to its bottom dead center and

den Kolben 24 in eine mittlere Stellung. Die Expansions- oder Kühlphase des Zyklus ist damit vollendet und der Druck in der Maschine auf einen Minimalwert gebracht.
Wenn der Kurbeiz pfen 34 weiterhin in seine in Fig. 1 liegende rechte Stellung gebracht wird, so gelangt der warme Kolben 24 in seinen oberen Totpunkt, während der kalte Kolben 28 in eine mittlere Stellung übergeht. Beide Kolben komprimieren das Kühlmittel, so daß dtr Druck im System heraufgesetzt wird.the piston 24 in a middle position. The expansion or cooling phase of the cycle is now complete and the pressure in the machine is brought to a minimum.
If the Kurbeiz pfen 34 is still brought into its right-hand position in FIG. 1, the warm piston 24 reaches its top dead center, while the cold piston 28 merges into a central position. Both pistons compress the coolant so that the pressure in the system is increased.

Kehrt der Kurbelzapfen 34 in seine obere Stellung zurück, so gelangt der kalte Kolben 28 in seinen oberen Totpunkt, während der warme Kolben 24 in eine Zwischenstellung übergeht, um damit die Anfangs-When the crank pin 34 returns to its upper position, the cold piston 28 moves into its upper position Dead center, while the warm piston 24 moves into an intermediate position in order to

Stellungen der Kühlphase des Zyklus wieder einzunehmen. To resume positions of the cooling phase of the cycle.

Die Nettowirkung eines vollständigen Arbeitszyklus besteht darin, daß Wärmeenergie, die von der Quelle 54 an die Kammer 42 abgegeben wird, und die dieser Wärmeenergie entsprechende Arbeit', als Kälteenergie am Zylinder 12 entsteht.The net effect of a full duty cycle is that thermal energy absorbed by the Source 54 is delivered to the chamber 42, and the work corresponding to this thermal energy, as Cold energy arises on the cylinder 12.

Aus dieser etwas schematischen Darstellung der Fig. 1 geht hervor, daß das Volumen in der gekühl-From this somewhat schematic representation of FIG. 1 it can be seen that the volume in the cooled

ten Kammer 18 das Volumen darstellt, in welchem die Kurbelwelle 30 umläuft. Es sind keine Wandungen vorhanden, die das Volumen in der Kammer 18 von den Kolben 24 und 28 trennen, so daß direkte Verbindungspleuel 36 und 38 den Kurbelzapfen 34 und die zugeordneten Kolben 24 und 28 miteinander kuppeln können. Komplizierte Abdichtungen sind nicht notwendig. Dieser Aufbau gestattet Miniaturbauweise bei geringem Gewicht, hohen Wirkungsgrad und lange Lebensdauer zufolge der Vermeidung einer ganzen Anzahl von Möglichkeiten, die dazu führen können, daß die Maschine aus baulichen Gründen ausfällt.th chamber 18 represents the volume in which the crankshaft 30 rotates. There are no walls present, which separate the volume in the chamber 18 of the piston 24 and 28, so that direct Connecting rods 36 and 38 connect the crank pin 34 and the associated pistons 24 and 28 to one another can couple. Complicated seals are not necessary. This structure allows miniature construction with low weight, high efficiency and long life as a result of avoiding a whole number of possibilities that can lead to the machine for structural reasons fails.

Die Bewegung der Kolben 24 und 28 wird durch einen Motor gesteuert, wie im einzelnen in F i g. 2 dargestellt. Der dort veranschaulichte Aufbau trägt erheblich zur Miniaturausführung und Gewichtsverminderung bei und sorgt dafür, daß das im geschlossenen Zyklus arbeitende Kühlsystem einwandfrei abgedichtet bleibt, so daß die Lebensdauer der Kälte- ao maschine erhöht wird.The movement of pistons 24 and 28 is controlled by a motor, as shown in detail in FIG. 2 shown. The structure illustrated there contributes significantly to the miniature design and weight reduction and ensures that the closed-cycle cooling system is properly sealed remains, so that the service life of the Ao refrigerator is increased.

Der warme Zylinder 14 erscheint in F i g. 2 in teilweise abgebrochener Darstellung mit dem darin angeordneten warmen Kolben 24. Das Kurbelgehäuse 16 umschließt den gekühlten Arbeitsraum 18. Das an »5 den kalten Kolben 28 angeschlossene Pleuel ist in F i g. 2 sichtbar, nicht jedoch seine Verbindung 39 mit diesem Kolben.The warm cylinder 14 appears in FIG. 2 in a partially broken representation with the arranged therein warm piston 24. The crankcase 16 encloses the cooled working space 18. The at »5 the connecting rod connected to the cold piston 28 is shown in FIG. 2 visible, but not its connection 39 with this piston.

Die Tatsache, daß die Maschine in einem dicht abgeschlossenen Gehäuse arbeitet, hält die Zuverlässigkeit der Abdichtung während des ganzen Lebens der Maschine aufrecht. Dadurch wird der Eintritt von Verunreinigungen in das Kühlmittel verhindert, durch die die Lebendauer der Maschine und ihr Wirkungsgrad, solange sie noch arbeitsfähig ist, erheblieh heruntergesetzt werden würde.The fact that the machine works in a tightly sealed housing maintains its reliability the seal is maintained throughout the life of the machine. This will prevent the entry of Prevents contamination in the coolant, which would reduce the service life of the machine and its efficiency, as long as it is still able to work, it would be reduced considerably.

Um solche Möglichkeiten auszuschließen, ist das Gehäuse 16 mit einer mit ihm verbundenen Wand 50 versehen, die sich — gesehen in F i g. 2 — rechts an das Gehäuse anschließt. Nach innen gerechnet umschließt die Wand eine Kammer 53, die mit dem inneren Kammern der Kältemaschine in Verbindung steht und diese inneren Kammern von der Verbindung mit der Umgebung mindestens teilweise abschließt. Die Wandung 50 ist zylindrisch. Zwei in Abstand voneinander liegende Lager 56 sind in der Kammer 53 und im Arbeitsraum 18 angeordnet und dienen zur Lagerung zweier Bunde 58 und 60, die einen Teil eines Rotors 62 eines Elektromotors üblicher Bauart bilden. Die Bunde 58 und 60 liegen in der Achse 32 und erteilen der Kurbelwelle, die mit dieser Achse zusammenfällt, die Drehung. Am Bund 60 ist der Kurbelzapfen 34 (F i g. 1) ausgebildet. Zum Antrieb des Rotors 62 dient ein Stator 66. der rings um die Wandung 50 angeordnet ist, welche sich zwischen dem Stator 66 und dem Rotor 62 befindet. Ein abdeckendes Gehäuse 68 ist am Gehäuse 16 angebracht und mit einem elektrischen Anschluß 70 zur Verbindung mit dem Stator 66 versehen. Nach Herstellung der Verbindung verursachen die im Stator 66 induzierten Felder eine Drehung des Rotors 62, der damit die Bewegung der Kolben steuert. Verunreinigungen, die normalerweise von der Isolation und Befestigung der Statorwicklung herrühren, werden am Übertritt in die inneren Teile der Maschine gehindert. Im übrigen kann der Stator des Motors leicht lediglich durch Entfernen des Gehäuses 68 gewartet werden, ohne daß die Kältemaschine dazu auseinandergenommen werden muß.In order to exclude such possibilities, the housing 16 is provided with a wall 50 connected to it provided, which - seen in F i g. 2 - connects to the right of the housing. Enclosed on the inside the wall a chamber 53, which is in communication with the inner chambers of the refrigerator and at least partially closes off these inner chambers from communication with the environment. the Wall 50 is cylindrical. Two spaced apart bearings 56 are in the chamber 53 and Arranged in the work space 18 and are used to store two collars 58 and 60, which are part of a Form rotor 62 of an electric motor of conventional design. The collars 58 and 60 lie in the axis 32 and give the crankshaft, which coincides with this axis, the rotation. The crank pin is on the collar 60 34 (Fig. 1). A stator 66 around the wall is used to drive the rotor 62 50, which is located between the stator 66 and the rotor 62. A covering case 68 is attached to housing 16 and has an electrical connector 70 for connection to the stator 66 is provided. After the connection has been established, those induced in the stator 66 cause Fields a rotation of the rotor 62, which thereby controls the movement of the pistons. Impurities that normally originating from the insulation and fastening of the stator winding, are transferred to the internal parts of the machine hindered. In addition, the stator of the motor can easily just by Removal of the housing 68 can be waited without disassembling the refrigerator for this purpose must become.

Die beschriebene Kaltgaskältemaschine eignet sich vorzüglich für Miniaturbauweise und zeichnet sich durch geringes Gewicht und geringe Wahrscheinlichkeit mechanischen Ausfalls aus. Ihre Verwendung ist daher immer dann angezeigt, wenn geringes Gewicht, hoher Wirkungsgrad und lange Lebensdauer ohne Wartung verlangt werden.The cold gas refrigerator described is particularly suitable for miniature construction and is characterized due to their low weight and low probability of mechanical failure. Your use is therefore always indicated when low weight, high efficiency and long service life without Maintenance is required.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Cold gas refrigeration machine operating according to the Stirling cycle with a housing that is closed on all sides, which encloses a crank mechanism and has two cylinders, one of which has a compression piston (warm flask) and in the other an expansion flask (cold flask) with are movable at least approximately 90 ° phase shift, the two from the crankcase remote cylinder chambers are connected to one another via regenerators and the Connection between the cylinder chamber assigned to the expansion piston and the regenerators contains a heat exchanger to extract the cold energy generated and the regenerators are connected to one another by a work space of medium temperature, and wherein this connection is connected to at least one cooler and the cylinder chamber in which the compression piston is movable, is heated, characterized in that the chambers facing the crankcase (18) (20, 22) of the cylinder (12, 14) to the medium-temperature working space The crankcase (18) are open and a motor that positively controls the crank drive (32, 34) (62, 66) is completely enclosed in the machine housing in a known manner.