DE2516591B2

DE2516591B2 - Gaskältemaschine

Info

Publication number: DE2516591B2
Application number: DE2516591A
Authority: DE
Inventors: Jan Eindhoven Mulder (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-04-29
Filing date: 1975-04-16
Publication date: 1979-10-31
Also published as: AT333323B; ATA325175A; DE2516591A1; DK180975A; US3991585A; SE421450B; JPS5428980B2; CH584389A5; NL7405725A; GB1507291A; BE828505A; CA1015570A; SE7504900L; IT1037666B; NL156810B; IN145340B; FR2269041A1; BR7502561A; AU8050375A; JPS50145952A

Description

in der

S = Arbeitsoberfläche des Kolbens

/',„ = mit'.leier Arbeitsgysdruck im Arbeitsraum der Maschine

I₁₁ -. Wechselstromfrequenz

7;, - Umgebungstemperatur in Kelvin

spezifische Wärme bei konstantem Druck pezifische Wärme bei konstantem Volumen des Arbeitsgases im ,' ompressionsraum = Volumen des Kompressionsraumes = mittlere Betriebstemperatur in Kelvin des Arbeitsgases im Konipressionsraum

spezitische Wärme bei konstantem Druck spezifische Wärme bei konstantem Volumen des Arbeitsgases im Expansionsraiim = Volumen des Expansionsraumes

= mittlere Betriebstemperatur in Kelvin des Arbeitsgases im Expansionsraiim = Arbeitsgasvolumen des ι"" Wärmeaustauschers = mittlere Betriebstemperatur in Kelvin des Arbeitsgases im /'"' Wärmeaustauscher = (icsamtan/ahl Wärmeaustauscher.

Die Erfindung betrifft eine Gaskältemaschine mit einem innerhalb mindestens eines Zylinders gebildeten Arbeitsraum, in dem ein Arbeitsgas einen thermodynamischen Kreisprozeß durchläuft, wobei der Arbeitsraum einen Kompressionsraum mit im Betrieb höherer mittlerer Temperatur und einen Expansionsraum mit im Betrieb niedrigerer mittlerer Temperatur aufweist, die über Wärmeaustauscher, von denen mindestens einer als Regenerator ausgebildet ist, miteinander verbunden sind, wobei im Betrieb ein mit einem Antrieb gekuppelter Kolben mit seiner Arbeitsoberfläche das Volumen des Kompressionsraumes zum Erzeugen von Druckänderungen im Arbeitsgas ändert und ein gegenüber dem Kolben phasenverschoben hin- und herbewegbiirer Verdränger mit der einen Arbeitsoberfläche das Volumen des Expansionsraumes und mit der anderen Arbeitsoberfläche das Volumen des Kompressionsi'iiumes in bezug auf die Druckänderungen ändert.

Eine derartige Kältemaschine ist aus dem Artikel »Free displacer refrigeration« (Advances in Cryogenic Engineering, Heft 14, 1968, Seiten 361 bis 369; Plenum Press - New York 1969) bekannt.

Bei dieser bekannten und nach dem Stirling-Zyklus arbeitenden Maschine wird der Verdränger vom Arbeitsgas selbst, und zwar unter Anwendung des Strömungsverlustes dieses Gases im Regenerator, angetrieben. Der Regenerator kann innerhalb oder außerhalb des Verdrängers angeordnet sein.

Außer einem Regenerator enthalt die Slirling=Kälterraschine noch weitere Wärmeaustauscher: Einen sogenannten »Gefrierer« zwischen dem Expansionsraum und dem Regenerator, d. h. einen Wärmeaustauseher, in dem expandiertes Arbeitsgas einem zu kühlenden Gegenstand Wärme entziehen kann, während meistens auch zwischen dem Kompressionsraum und dem Regenerator ein Kühler vorhanden ist, in dem

dem Arbeitsgas Kompressionswärme entnommen werden kann.

Der große Vorteil dieser bekannten Kältemaschine ist ihre Einfachheit durch das Fehlen mechanischer Antriebsvorkehrungen beim Verdränger. Beim Bestreben weiterer Vereinfachung und Miniaturisierung, Vergrößerung der Betriebssicherheit und Lebensdauer, Verringerung der mechanischen Schwingungen und des Geräuschpegels sowie bei den Versuchen, den Gestehungspreis herabzusetzen, bildet der Antrieb des Kolbens einen wesentlichen Faktor.

Es wurden mehrere Versuche gemacht, den drehenden Antrieb, wobei ein Elektromotor über einen Kurbel-zTriebstangenmechamsmus den Kolben antreibt, durch ein einfacheres und preisgünstigeres System zu ersetzen.

So ist es beispielsweise aus den US-Patentschriften 32 20 201 und 37 65 187 bekannt, bei Stirling-Kältemaschinen einen linearen e.'ektro-magnetischen Antrieb (»direct linear electromagnetic actuator«; »solenoid drive linear motor«) zu verwenden, wobei ein Anker aus weichmagnetischem Mattrial (Weicheisen) hin- und herbewegt wird, und zwar unter dem Einfluß des von einem Elektromagneten erzeugten magnetischen Wechselfeldes. Eine tatsächliche Konstruktionsvereinfachung und Gestehungspreisherabsetzung der Kältemaschine ergibt dies jedoch nicht.

Der elektromagnetische Antrieb (Linearmotor) weist außerdem den bekannten Nachteil auf, daß wegen der einander anziehenden Magneten des Ständers und des Ankers und der unvermeidlichen Toleranzen in der Zentrierung des beweglichen Teils der Maschine Querkräite auftreten, die zu großen Reibungsverlusten, schnellem Verschleiß, Geräusch und mechanischen Schwingungen führen.

Damit die Trägheitskräfte des bewegenden Teils ausgeglichen werden, werden Spiralfedern verwendet. Wegen der insgesamt großen Masse des Weicheisenankers, des Kolbens und der Verbindungsstange müssen die Spiralfedern ziemlich stark ausgebildet sein und müssen eine große Starrheit aufweisen. Die Federkennlinie ändert sich im Lauf der Zeit und dadurch die Wirkungskraft der Maschine. Dies erfordert eine periodische Erneuerung der Federn.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gaskältemaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die durch Anwendung eines einfachen Kolbenantriebs und unter Nutzbarmachung des vorhandenen Arbeitsgases eine sehr große allgemeine konstruktive Einfachheit, sehr geringe Abmessungen und einein sehr niedrigen Gestehungspreis aufweist, zusammen mit einer langen Lebensdauer, einer großen Betriebssicherheit, einem niedrigen Geräuschpegel und minimalen mechanischen Schwingungen.

Zur Erfüllung dieser Aufgabe we'^r,! die erfindungsgemäße Gaskältemaschine das Kennzeichen auf, daß der Kolben einen elektrodynamischen Antrieb mit einer mit dem Kolben gekuppelten und im Betrieb mi ι einem Wechselstrom mit einer Frequenz f, gespeisten Ankerspuic aufweist, die in einem von einem Magnetkreis erzeugten Dauermagnetfeld unter dem Einfluß der auf die Ankerspule ausgeübten Lorentz-Kräfte hin- und herbewegbar ist. wobei das Kolben-Ankerspulen-Gefüge und das Arbeitsgas als Gasfeder im Betrieb zusammen ein Resonanzsystem bilden, in dem die Masse A/des Kolben-Ankerspulen-Gefüges mindestens angenähert die nachfolgende Beziehung erfüllt:

in iler

I',

-S' = Arbeitsoberfläche des Kolbons

l'„, — mittlerer Arbcitsgasdruck im Arbeitsraum der Maschine

/,, = Wechselstromfreiiuen/

Τ,, = I imgebungsteniperatiir in Kelvin

spezifische Wärme bei konstantem Druck spe/ilische Wärme bei konstantem Volumen des Arbeitsloses im Kompiessionsraum = Volumen des Konipressionsraumes mittlere Betriebstemperatur in Kelvin Jes Arbeitsgases im iKompressii-.n-.rauni

spo/ilischc Wärme hei konstanter: Diiick spe/ilische Wärme bei konstantem Volumen des Arbeitsgases im Eixpaiisionsraiini C₁. Volumen des Expansionsraumes

'/,. - mittlere Betriebstemperatur in Kelvin des Arbeitsgases im Expjiisionsraum I₁, - Arbeitsgasvohimeii des i"" Wärmeaustauschers V_n - mittlere lj('tricbslenipor;itur in Kelvin des Arlicilsgases im ι Wärnieaustai^eher ti ■- Gesamtan/ahl Wärnieatistauscher.

(H -

Auf diese Weise ist eine äußerst einfache und gedrängte und daher sehr interessante preisgünstige Verdränger-Gaskäl'emascliine erhalten worden, wobei das Arbeitsgas außer dem thermodynamischen Kreislauf die wichtige funktion eines Federelements erfüllt. Ein spezielles mechanisches Federsystem mit großer Starrheit mit all den Komplikationen und gestchungspreiserhöh'inden Effekten ist daher nicht notwendig.

Im übrigen kann es nützlich sein, eine sehr weiche Stutzfeder zu verwenden, damit der Ruhestand des Kolbens fixiert wird. F.ine derartige Feder hai aber auf die Resonanzfrequenz des Systems des Kolben-Ankerspulen-Gefüges und Arbeitsgases praktisch keinen Einfluß.

Dadurch, daß die Masse des Kolben-Ankerspulen-Gefüges derart gewählt ist, daß die obenstehende Beziehung erfüllt wird, weist die Gaskältemaschine einen optimalen, hohen Wirkungsgrad auf.

Die erfindiingsgemäße Gaskältemaschine bidet weiter den Vorteil, daß bei Abänderung der Wechselstromfrequenz der optimale Wirkungsgrad beibehalten werden kann, nicht nur durch Änderung der Kolbenmasse mittels am Kolben befestigter Hilfsmassen. sondern auch, und zwar auf einfache und schnelle Weise, durch Änderung des mittleren Arbeitsgasdrucks.

Die Ankerspule ist im wesentlichen nichts anderes als ein auf einem Leichtgewichisrohrchen (beispielsweise aus Hartpapier) gewickelter dünner elektrischer Stromdraht. Im Hinblick auf die geringe Masse der Ankerspule sind die dabei auftretenden Massenträgheitskräfte gering.

Es sei erwähnt, daß es bereits lange Zeit bekannt ist (siehe beispielsweise die DE-AS 1139 575). den Kompressor eines Haushaltkompressionskühlschranks elektrodynamisch anzutreiben. Dabei ist jedoch der aus dem Kolben und der Ankerspule bestehende bewegliche Teil mit einem mechanischen Federsystem gekuppelt, damit eine Resonanzfrequenz verwirklicht wird, die der Frequenz des Wechselstroms, mit dem die Ankerspule gespeist wird, nahezu entspricht. Wie bereits obenstehend bemerkt, bringt ein mechanisches Federsystem jedoch viele technische Komplikationen mit sich, und dies bewirkt eine beträchtliche Erhöhung der Gestehungskosten. Die Federn müssen ziemlich stark ausgebildet sein und eine größere Steifigkeit aufweisen, damit sie der Resonanzforderung des Systems entsprechen können. Damit große Reibungsverluste vermieden werden, müssen die Federn dem Kolben eine einwandfreie Geradeführung erteilen und vorzugsweise für eine zentrisch angreifende Federkraft sorgen. Dadurch, daß sich die Federkennlinie im Lauf der Zeit ändert und damit der Wirkungsgrad des Kühlschranks, muß das Federsystem nach gewisser Zeit ersetzt werden bzw. man muß sich mit einem Kühlschrank mit einer verhältnismäßig kurzen wirksamen Lebensdauer abfinden.

Bei der erfindungsgemäßen Gaskältemaschine dagegen sind die beschriebenen Nachteile dadurch vermieden worden, daß .^as Arbeitsgas selbst als Federsystem angewandt wird, so daß ein mechanisches Federsysiern im Grund nicht notwendig ist.

Diesem liegt die nachfolgende Erkenntnis zugrunde. Beim elektrodynamisch angetriebenen Haushaltkühlschrankkompressor mit dem Ein- und Auslaßventil für das Kühlmittel (beispielsweise Freon) muß der Kolben beim Kompressionshub zu einem bestimmten Augenblick kinetische Energie abgeben, um abgebremst zu werden. In dem Augenblick, wo dies erfolgen muß, ist jedoch das Auslaßventil des Kompressors geöffnet, und der Druck im Arbeitsraum des Kompressors bleibt konstant (nichtsinusförmiger Druckverlauf), so daß der Kolben seine kinetische Energie nicht dem Kühlmittel konstanten Drucks abgeben kann. Zum Bremsen sorgt in diesem Fall das mechanische Federsystem. Bei der erfindungsgemäßen Gaskältemaschine ändert jedoch der Kolben das Volumen des geschlossenen, eine

konstante Gewichtsmenge Arbeitsgas enthaltenden Arbeitsrauines sinusförmig. Beim Kompressionshub des Kolbens nimmt der Arbeitsgasdruck immer zu. und im Grunde gibt es also die Möglichkeit, den Kolben auf dem Arbeitsgas abbremsen zu lassen. Dadurch, daß die gegebene Beziehung erfüllt wird, erfolgt dies tatsächlich auf eine derartige Weise, daß das Arbeitsgas den federnden Teil des aus Kolben Ankerspulen-Gefüge und Arbeitsgas bestehenden, auf die Wechselstromfrcquenz der Ankerspule abgestimmten Resonanzsystems bildet.

Bei der erfindungsgemaUen Gaskältemaschine schwingt das System aus Kolben-Ankerspulen-Ciefiige und Arbeitsmedium mit einer gut definierten und in der Zeit sehr konstanten Frequenz. Die Frequenz des Wechselstroms, mit dem die Spule gespeist uirtl (Speisung beispielsweise aus dem öffentlichen clektn sehen Versorgungsnetz), ist in der Praxis ja kaum Schwankungen ausgesetzt, so dall der Kolben ständig eine rein harmonische Bewegung (.Sinusform) ein und derselben Frequenz durchführt. Dadurch ist es an sich möglich, die durch die Kolbenbcwegung hervorgerufene mechanische .Schwingungsamplitude der Maschine auf einfache Weise auszugleichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig.! tinen Längsschnitt durch eine Gaskältemaschine.

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Gaskältemaschine, wobei an d';r oberen uno unteren Seite des Verdrängers mit dem Verdränger zusammenarbeitende Federelemente vorhanden sind und der Kolben zur Festlegung seiner Mittelstellung mit einer sehr «eichen Stützfeder versehen ist.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Zylinder bezeichnet, in dem ein Kolben 2 und ein freier Verdränger 3 phasenverschoben hin- und herbeweglich sind. Zwischen der Arbeitsfläche 2a des Kolbens 2 und der Arbeitsfläche 3a des Verdrängers 3 befindet sich ein Kompressionsraum 4 mit einem darin angeordneten Kühler 5. Der Verdränger 3 grenzt mit der oberen Arbeitsfläche 3f> an einen Expansionsraum 6. der mit dem Kompressionsraum 4 den Arbeitsraum bildet. Im Verdränger 3 ist ein Regenerator 7 angeordnet, der an der Unterseite für Arbeitsgas über eine zentrale Bohrung 8 und an der Oberseite über eine zentrale Bohrung 9 und radiale Strömungskanäle 10 zugänglich ist. Die Maschine ist mit einem Gefrierer 11 als Wärmeaustauscher für den Wärmeaustausch zwischen expandiertem kalten Arbeitsgas und dem zu kühlenden Gegenstand versehen.

Zwischen dem Kolben 2 und der Wand des Zylinders 1 sind Dichtungen 12 und 13 vorhanden und zwischen dem Verdränger 3 und dem Zylinder Dichtungen 14 und 15.

Wenn im Betrieb der Kolben 2 und der Verdränger 3 sich phasenverschoben gegeneinander bewegen, wird ein Arbeitsgas (beispielsweise Helium oder Wasserstoff) im Arbeitsraum der Maschine wechselweise komprimiert und expandiert, wobei infolge der Expansion Kälte erzeugt wird. Die Erklärung für die Kälteerzeugung läßt sich im genannten Artikel »Free displacer refrigeration« (Advances in cryogenic engineering. Heft 14, 1968, Seiten 361 bis 369) finden. Die Kompression des Arbeitsgases erfolgt, wenn dieses sich im wesentlichen im Kompressionsraum 4 befindet Das Arbeitsgas strömt nacheinander über den Kühler 5 unter Abgabe

von Kompressionswärme, dann durch die Bohrung 8, durch den Regenerator 7 unter Abgabe von Wärme, durch die Bohrung 9, die radialen Strömungskanälc IO und über den Gefrierer 11 zum F.xpansionsraum 6. Die Expansion des Arbeitsgases erfolgt, wenn dieses sich im wesentlichen im Expansionsraum 6 befindet. Das Arbeitsgas strömt dann wieder über den angegebenen Weg .n umgekehrter Reihenfolge zurück, wobei im Gefrierer ti einem nicht dargestellten zu kühlenden Gegenstand Wärme entnommen wird, während im Regenerator 7 die vorher gespeicherte Wärme wieder aufgenommen wird.

Nun folgt die Beschreibung des Kolbenantriebs: Der Kolben 2 trägt an der l'ntcrscitc ein Leichtgewichtröhrchen IB aus nicht-magnetischem und nicht-magnetisierbarem Material, wie Hartpapier oder Aluminium. I Im das Röhrchen 16 ist ein elektrischer Stromleiter /u einer Ankerspule 17 gewickelt, an die Strom/uführungsdr iifiie ίο und m angeschlossen sind, die durch die wand eines mit dem /\ linder I gasdicht verbundenen Gehäuses 20 hinausgeführt und dort mit elektrischen Kontakten 21 und 22 versehen sind. Die Ankersptile 17 ist in axialer Richtung des Kolbens 2 hin- und herbeweglich, und /war in einem ringförmigen Spalt 23. in dem ein Dauermagnetfeld herrscht, dessen Kraftlinien sich in radialen Richtungen erstrecken, und zwar quer zu der Bewegungsrichtung der Ankerspule.

Das Dauermagnetfeld ist im vorliegenden (-'all mit I lilfe eines ringförmigen Dauermagneten 24 mit sich an der Ober- und Unterseite befindlichen Polen, einer aus Weic .eisen bestehenden Ringscheibe 25, einem aus massivem Weicheisen bestehenden Zylinder 26 und einer aus Weicheisen bestehenden kreisförmigen Scheibe 27 erhalten worden.

Der Dauermagnet und die aus Weicheisen bestehenden Teile bilden zusammen einen geschlossenen Magnetkreis, d. h., einen Kreis geschlossener magnetischer Kraftlinien. Im Betrieb sind die Kontakte 21 und

22 an eine elektrische Wechselstromquelle (beispielsweise das öffentliche elektrische Versorgungsnetz) mit einer Frequenz /Ό (beispielsweise 50 Hz) angeschlossen. Auf die wechselstromführende Ankerspule 17 werden nun unter dem Hinfluß des Daucrmagnetfeldcs im Spalt

23 wechselweise nach oben und nach unten gerichtete l.orcnt/Kräfte ausgeübt, wodurch das Gefüge aus Kolben 2. Büchse 16 und Ankerspule 17 ins Schwingen gerät. Dies erfolgt derart, daß die Resonanzfrequenz des Systems, das aus dem beweglichen Gefüge und dem Arbeitsgas im Arbeitsraum besteht, der Wechselstromfrequenz /", wenigstens nahezu entspricht (eine Abweichung von 10% ist noch akzeptierbar).

Diibei dient das Arbeitsgas im Arbeitsraum als Kedcrsystem. Dem Schwingungssystem aus Kolben-Ankerspulen-Gefüge und Arbeitsgas braucht der Wechselstrom über die Ankerspule 17 nur so viel Energie zuzuführen, wie zum Ausgleichen der durch das Arbeitsgas geleisteten Arbeit sowie der Reibungsverluste notwendig ist.

Daß die Gaskältemaschine mit einem optimalen hohen Wirkungsgrad arbeitet, ist dadurch erreicht worden, daß die Masse /V/des Kolben-Ankerspulen-Gcfüges die nachstehende Beziehung erfüllt.

/ ή ■ 7„

/'ι 7,

Darm ist:

Arlieitsobcrfläche la des Kolbens 2

mittlerer Arbeitsgasdruck in dem im wesentlichen durch den Kompressionsraum 4 und den Expansions

raum 6 gebildeten Arbeitsraum

Weehsclstromfrequenz der Ankerspule 17

I mgcbungslempcratur in Kelvin

spezifische Wärme bei konstantem Druck spezifische Wärme bei konstantem Volumen des Arbeilsgases im Kompressionsraum 4
Volumen des Konipressionsraumcs4

miniere Betriebstemperatur in Kelvin des Arbeitsgases im Kompressionsraum 4 spezifische Wärme bei konstantem Druck

spezifische Wärme bei konstantem Volumen des Arbeitsgases im Expansionsraum 6 I₁. = Volumen des Expansionsraums 6
T₁. = mittlere Betriebstemperatur in Kelvin des Arbeitsgases im Expansionsraum 6

KühlerS

TJ

Regenerator?

TT)

Gefrierer 11

in der

V_w — Arbeitsgasvolumen des betreffenden Wärmeaustauschers und T_w = mittlere Arbeitsgastemperatur in Kelvin im Betrieb im betrelTenden Wärmeaustauscher.

Bei der in großen Zügen der Fig. 1 entsprechenden Gaskältemaschine nach F i g. 2 sind für entsprechende Ti;ile dieselben Bezugszeichen verwendet worden. Nun ist eine sehr weiche Stützfeder 30 vorhanden, die für eine feste Mittelstellung (Ruhestellung) des Kolbens sorgt. Eine derartige Stützfeder weist gegenüber dem Arbeitsgas als Gasfeder eine praktisch vernachlässigbare Federkonstante auf und hat daher auf das Resonanzsystem aus Kolben-Ankerspulen-Gefüge und Arbeitsgas kaum einen Einfluß. Die Enden der Stützfeder 30 können nicht seitlich weggleiten, und zwar dadurch, daß sie um Vorsprünge 31 und 32 liegen.

Auf beiden Seiten des freien Verdrängers 3 gibt es lederclcmente 33 und 34, die den Hub des Verdrängers begrenzen. Die Fcderelemente 33 und 34 und der Verdränger 3 bilden ein Masse/Fcdersystem, wodurch der Verdränger ebenso wie der Kolben eine rein harmonische Bewegung mit derselben Frequenz macht wie der Kolben, jedoch gegenüber demselben phasenverschoben. Die Federkonstanten der Federelementc 33 und 34 und die Masse des Verdrängers 3 sind derart gewählt worder daß die Frequenz f\, mit der dieses System schwingen kann, höher liegt als die Resonanzfrequenz Ades Systems aus Kolben-Ankerspulen-Gcfüge und Arbeitsgas. Im Betrieb mit gleichen Schwingungsfrequenzen des Kolbens 2 und des Verdrängers 3 eilt die Volumenänderung des Expansionsraumes 6 dann gegenüber der in diesem Raum auftretenden Druckänderung vor mit der Folge, daß im Expansionsraum 6 Kälte erzeugt wird. Eine optimale Kälteerzeugung erfolgt, wenn /Ί mindestens um 20%, vorzugsweise um etwa 30%, größer ist als f.

Dadurch, daß der Kolben sowie der Verdränger eine rein harmonische Bewegung mit in der Zeit konstanter Frequenz durchführen, ist die Summe dieser Bewegungen wieder eine rein harmonische Bewegung mit einer konstanten Frequenz. Die durch die harmonische Kolben- und Verdrängerbewegung erzeugte mechani sehe Schwingung der Maschine läßt sich daher auf einfache Weise mit Hilfe allgemein bekannter, nicht dargestellter passiver Schwingungsdämpfer, wie ein Masse/Federsystem, auswuchten.

llier/u 2 Watt /cichininücn

Claims

Patentanspruch:

Gaskaltemaschine mit einem innerhalb mindestens eines Zylinders gebildeten Arbeitsraum, in dem ein Arbeitsgas einen thermodynamischen Kreisprozeß durchläuft, wobei der Arbeitsraum einen Kompressionsraum mit im Betrieb höherer mittlerer Temperatur und einen Expansionsraum mit im Betrieb niedrigerer mittlerer Temperatur aufweist, die über Wärmeaustauscher, von denen mindestens einer als Regenerator ausgebildet ist, miteinander verbunden sind, wobei im Betrieb ein mit einem Antrieb gekuppelter Kolben mit seiner Arbeitsoberfläche das Volumen des Kompressionsraumes zum Erzeugen von Druckänderungen im Arbeitsgas ändert und ein gegenüber dem Kolben phasenverschoben hin- und herbewegbarer Verdränger mit der einen Arbeitsoberfläche das Volumen des

fr, ■ τ,

S¹ Pm V, 1 T, f.. + X..

Expansionsraumes und mit der anderen Arbeitsoberfläche das Volumen des Kompressionsraumes in Abhängigkeit von den Druckänderungen ändert, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) einen elektrodynamischen Antrieb mit einer mit dem Kolben (2) gekuppelten und im Betrieb mit einem Wechselstrom mit einer Frequenz /J> gespeisten Ankerspule (17) aufweist, die in einem von einem Magnetkreis erzeugten Dauermagnetfeld unter dem Einfluß der auf die Ankerspule ausgeübten Lorentz-Kräfte hin- und herbewegbar ist, wobei das Kolben-Ankerspulen-Gefüge und das Arbeitsgas als Gasfeder im Betrieb zusammen ein Resonanzsystem bilden, in dem die Masse M des Kolben-Ankerspulen-Gefüges mindertens angenähert die nachfolgende Beziehung erfüllt: