DE2653455B2

DE2653455B2 - HeiDgas-Freikolbenmaschine mit geschlossenem Arbeitsmittelkreislauf

Info

Publication number: DE2653455B2
Application number: DE2653455A
Authority: DE
Inventors: Jan Eindhoven Mulder (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-12-05
Filing date: 1976-11-25
Publication date: 1979-08-23
Also published as: CA1054383A; US4058382A; DE2653455A1; GB1569772A; FR2333963A1; JPS5270258A; FR2333963B1; JPS5337488B2; DK543176A; AT351323B; BE849078A; SE425681B; IT1065520B; AU2014176A; NL7514182A; ATA889376A; DE2653455C3; SE7613532L

Description

dazu das Kennzeichen auf, daß ein Regemechanismus vorhanden ist, der bei Abweichungen der mittleren Kolbenlage von der gewünschten mittleren Nennlage den Arbeitsraum momentan mit dem Pufferraum in Verbindung bringt, und zwar zu Zeitpunkten, die mit einem derartigen Momentandruck des sich am Kreislauf beteiligenden Arbeitsmediums übereinstimmen, derart, daß durch Zufuhr bzw. Abfuhr von Arbeitsmedium zu bzw. von dem Arbeitsraum infolge eines momentanen Druckunterschiedes zwischen den beiden Räumen die mittlere Kolbenlage entsprechend der mittleren Nennlage wieder hergestellt wird.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Heißgas-Freikolbenmaschine nach der Erfindung wird der Regelmechanismus durch den Kolben gebildet, in dem ein oder mehrere Kanäle vorgesehen sind, die mit einem Ende in den Arbeitsraum und mit dem anderen Ende in den Spalt zwischen der Kolbenwand und der Zylinderwand münden und dort in einer bestimmten Stellung des Kolbens mit einem oder mehreren mit dem Pufferraum in Verbindung stehenden Kanälen in der Zyünderwand übereinstimmen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß der Regelmechanismus durch zwei· im Pufferraum befindliche, gegenüber einander hin- und herbewegliche Elemente gebildet ist. von denen das erste am Kolben befestigt und das zweite ortsfest angeordnet ist, wobei das erste Element mit einem oder mehreren Kanälen versehen ist, die mit einem Fnde in den Arbeitsraum münden und mit dem anderen Ende in einer bestimmten Lage der beiden Elemente einander gegenüber mit einem oder mehreren mit dem Pufferraum verbundenen Kanälen im zweiten Element übereinstimmen.

Dadurch, daß dieses erste Element in der Bewegungsrichtung des Kolbens gegenüber dem Kolben an diesem Kolben verstellbar befestigt wird, wird der Vorteil erhalten, daß die mittlere Nennlage des Kolbens einstellbar ist. Dieser Vorteil wird auch dadurch erhalten, daß das zweite Element in der Bewegungsrichtung des Kolbens gegenüber dem Pufferraum verstellbar in diesem Raum angeordnet wird.

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

F i g. 1 eintfn Längsschnitt durch ei no Gaskältemachine, wobei der Regelmechanismus zum Beibehalten der mittleren Nennlage des freien Kolbens durch diftsen Kolben selber gebildet wird.

F i g. 2 eine graphische Darstellung des Druckes (P) als Funktion der Zeit (t) für das sich am Kreislauf in einem Arbeitsraum einer Heißgaskolbenmaschine beteiligende Arbeitsmedium (Pi) bzw. für das Arbeitsmedium im Pufferraum der genannten Maschine (P₂).

F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen Heißgasmotor zum Erzeugen elektrischer Energie (Generator), wobei der Regelmechanismus zur Beibehaltung der mittleren Lage des freien Kolbens ebenfalls durch den Kolben selber gebildet wird.

Fig.4 einen Längsschnitt durch eine Gaskältemaschine, wobei der Regelmechanismus durch einen in einem Gehäuse hin- und herbeweglichen am freien Kolben befestigten und gegenüber demselben axial verstellbaren Schieber gebildet wird.

F i g. 5 einen Längsschnitt durch eine Gaskältemaschine mit einem in einem Gehäuse hin- und herbeweglichen und am freien Kolben befestigten Schieber als Rcgelmechanismus, wobei das Gehäuse gegenüber dem Pufferraum axial verstellbar ist.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Zylinder angegeben, in dem ein freier Kolben 2 und ein freier Verdränger 3 phasenverschieden hin- und herbeweglich ϊ sind. Zwischen der Arbeitsoberfläche 2a des Kolbens 2 und der Arbeitsoberfläche 3a des Verdrängers 3 befindet sich ein Kompressionsraum 4 mit einem darin angeordneten Kühler 5. Der Verdränger 3 begrenzt mit der oberen Arbeitsoberfläche 3b einen Expansionsraum

in 6, der mit dem Kompressionsraum 4 den Arbeitsraum bildet Im Verdränger 3 ist ein Regenerator 7 untergebracht, der an der Unterseite über Bohrungen 8 und an der Oberseite über Bohrungen 9 für Arbeitsmedium zugänglich ist. Die Maschine ist mit einem

Γ' Gefrierer 10 als Wärmetauscher zum Wärmetausch zwischen expandierendem kaltem Arbeitsmedium und einem zu kühlenden Gegenstand versehen.

Wenn im Betrieb der Kolben 2 und der Verdränger 3 phasenverschieden bewegen, wird ein Arbeitsmedium (beispielsweise Helium oder Wasserstoff) in dem Arbeitsraum der Maschine abwechselnd komprimiert und expandiert, wobei infolge der Expansion Kälte erzeugt wird. Die Kompression des Arbeitsmediums erfolgt, wenn dieses Medium sich im wesentlichen im Kompressionsraum 4 befindet. Das Arbeitsmedium strömt nacheinander durch den Kühler 5 unter Abgabe der Kompressionswärme, Bohrungen 8, den Regenerator 7 unter Abgabe von Wärme und Bohrungen 9 zum Expansionsraum 6. Expansion des Arbeitsmediums

J» erfolgt, wenn dieses sich im wesentlichen im Expansionsraum 6 befindet Das Arbeitsmedium strömt dann wieder auf dem beschriebenen Weg in umgekehrter Reihenfolge zurück, nachdem im Gefrierer 10 Wärme aus dem nicht dargestellten zu kühlenden Gegenstand

r» aufgenommen ist, während im Regenerator 7 die zuvor gespeicherte Wärme wieder aufgenommen wird.

Der freie Kolben 2 begrenzt mit der Unterseite 2b einen Pufferraum 11, in dem sich ebenfalls Arbeitsmedium befindet, und zwar unter einem im Betrieb nahezu

ι» konstanten Druck, der dem mittleren Arbeitsmediumdruck im Arbeitsraum entspricht. Die Kolbenunterseite 2h trägt eine Leichtgewichtbüchse 12 aus nichtmagnetischem und nichtmagnetisierbarem Material w:e Hartpapier oder Aluminium. Um die Büchse 12 ist ein

i> elektrischer Stromleiter zu einer Ankerspuk 13 gewickelt, an die Stromzufuhrdrähte 14 und 15 sich anschliessen, die durch die Wand eines mit dem Zylinder 1 gasdicht verbundenen Gehäuse 16 ausgeführt sind und dort mit elektrischen Kontakten 17 bzw. 18 versehen

Ί« sind. Die Ankerspule 13 ist in axialer Richtung des Kolbens 2 hin- und nerbeweglich und zwar in einem ringförmigen Spalt 19, in dem ein Dauermagnetfeld herrscht, dessen Kraftlinien in radialen Richtungen laufen, quer zur Bewegungsrichtung der Ankerspule.

■ν» Das Dauermagnetfeld ist im betreffender. Fall Mit Hilfe eines ringförmigen Dauermagneten 20 mit auf der Ober- und Unterseite befindlichen Polen, einer Weicheisenringscheibe 21, einem massiven Weicheisenzylinder 22 und einer krekförmigen Weicheisenscheibe 23

><i erhalten worden.

Der Dauermagnet und die Weicheisenteile bilden zusammen einen geschlossenen Magnetkreis, d. h. einen Kreis geschlossener magnetischer Kraftlinien. Im Betrieb sind die Kontakte 17 und 18 an eine elektrische Wechselstromquelle (Lisispicfsweise das Versorgungsnetz) mit einer Frequenz ti, (beispielsweise 50 Hz) angeschlossen. Auf die Wechselstrom führende Ankerspule 13 werden nun unter dem Einfluß des Daucrma-

gnetfeldes im Spalt 19 abwechselnd aufwärts und abwärts gerichtete Lorentz-Kräfte ausgeübt, wodurch das Gefüge aus Kolben 2, Büchse 12 und Ankerspule 13 ins Schwingen gerät. Dies erfolgt derart, daß die Schwingungsfrequenz des Systems aus dem bewegenden Gefüge und dem Arbeitsmedium im Arbeitsraum wenigstens etwa der Wechselstromfrequenz fa (eine Abweichung von 10% ist noch akzeptierbar) entspricht. Dabei ist das Arbeitsmedium im Arbeitsraum als Federsystem wirksam. Dem Schwingungssystem aus dem Kolbetv/AnkerspulengefÜge und dem Arbeitsme dium braucht der Wechselstrom durch die Ankerspule 13 nur soviel Energie zuzuführen als notwendig ist um die vom Arbeitsmedium geleistete Arbeit sowie die Reibungsverluste auszugleichen. Der Verdränger 3 weist örtlich einen kleineren Durchmesser auf, wodurch ein ringförmiger Zwischenraum 24 zwischen dem Zylinder 1 und dem Verdränger 3 gebildet wird. Die Wand des Zylinders 1 ist mit einem Vorsprung 25 versehen. Ein Federelement 26 ist einerseits am Vorsprung 25 und andererseits an der ringförmigen Fläche 27 des Verdrängers 3 befestigt.

Das Federelement 26 begrenzt den Hub des Verdrängers 3 und bildet zusammen damit ein Masse/Federsystem, wodurch der Verdränger ähnlich wie der Kolben eine rein harmonische Bewegung macht mit derselben Frequenz wie der Kolben jedoch gegenüber demselben phasenverschieden. Die Federkonstante des Federelementes 26 und die Masse des Verdrängers 3 sind derart gewählt worden, daß die Frequenz f\, mit der dieses System schwingen kann, höher liegt als die Schwingungsfrequenz /"des Systems Kolben/-Ankerspulengefiige und Arbeitsmedium. Im Betrieb mit gleichen Schwingungsfrequenzen von Kolben 2 und Verdränger 3 eilt die Volumenänderung des Expansionsraumes 6 dann gegenüber der in diesem Raum auftretenden Druckänderung vor, wodurch im Expansionsraum 6 Kälte erzeugt wird. Die betreffende Kühlmaschine, wie diese bisher beschrieben wurde, ist aus der DE-OS 25 16 591 bekannt.

Nun folgt eine Beschreibung der Verbesserung. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, ist während des Zeitintervalls A der Kreislaufdruck P, im Arbeitsraum 4, 6 aus F i g. 1 größer als der Druck P₂ im Pufferraum 11. Durch Weglecken durch den Spalt 28 zwischen der Wand des Kolbens 2 und dem Zylinder 1 fließt dann Arbeitsmedium vom Arbeitsraum 4, 6 zum Pufferraum 11. Im Zeitintervall B (Fig. 2) dagegen ist der Druck im Pufferraum 11 größer als im Arbeitsraum 4, 6, so daß dann aus dem Pufferraum 11 durch den Spalt 28 zum Arbeitsraum 4, 6 Medium fließt. Der Druck des im Intervall A aus dem Arbeitsraum strömenden Mediums ist jedoch höher als der Druck des im Intervall B aus dem Pufferraum fließenden Mediums. Dies bedeutet zwar, daß die Mediumvolumenströme aus und zu dem Arbeitsraum gleich sind aber nicht die Massenströme. Der Mediummassenstrom zum Pufferraum 11 ist größer als der zum Arbeitsraum 4,6. Das Resultat ist, daß der Kolben 2 allmählich eine höhere mittlere Lage einnimmt, d. h, die mittlere Lage des Kolbens verschiebt sich in Richtung des Kompressionsraumes 4. Damit letzteres vermieden wird, ist im Kolben 2 ein Kanalsystem 29 vorgesehen, das einerseits mit dem Kompressionsraum 4 verbunden ist und andererseits in einen Ringkanal 30 mündet, der mit einer Pforte 31 in der Wand des Zylinders 1 zusammenarbeitet, weiche Pforte über eine Leitung 32 mit dem Pufferraum 11 in offener Verbindung steht.

Bewegt sich der Kolben 2 auf der gewünschten mittleren Nennlage hin und her, so geht der Ringkanal

30 zu den Zeitpunkten U,h und h (F i g. 2) an der Pforte

31 vorbei, zu welchen Zeitpunkten die Drücke im Arbeitsraum und im Pufferraum gleich sind. Es fließt dann kein Medium durch das Kanälesystem 29 und die Leitung 32.

Schiebt die mittlere Kolbenlage nach oben und zwar wegen eines größeren Mediummassenstromes vom Kompressionsraum 4 durch den Spalt 28 zum Pufferraum 11 als der Massenstrom in umgekehrter Richtung, dann geht bei Abwärtsbewegung des Kolbens 2 der Ringkanal 30 an der Pforte 31 vorbei und zwar zu einem Zeitpunkt, beispielsweise U, der später liegt als I₂, während bei Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 der Ringkanal 30 an der Pforte 31 vorbeigeht und zwar zu einem Zeitpunkt /5, der früher liegt als der Zeitpunkt fj. Das Resultat davon ist, daß zu den Zeitpunkten U und !■,. zu denen der Druck P-> im Pufferraum 11 größer ist als der Druck P\ im Arbeitsraum 4, 6 Arbeitsmedium aus dem Pufferraum 11 durch die Leitung 32. die Pforte 31. den Ringkanal 30 und das Kanälesystem 29 zum Kompressionsraum 4 fließt. Der Kolben 2 nimmt auf diese Weise wieder die ursprüngliche mittlere Nennlage ein.

Sollte die mittlere Lage des Kolbens 2 sich beispielsweise unter dem Einfluß des Eigengewichtes nach un'en verschieben, also in Richtung des Weicheisenzylinders 22, so geht bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 der Ringkanal 30 an der Pforte 31 vorbei und zwar zu einem gegenüber U (F i g. 2) späteren Zeitpunkt beispielsweise fe und bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 2 zu einem gegenüber I₂ früheren Zeitpunkt ij. Zu den Zeitpunkten te und /7. zu denen der Druck /Ί im Arbeitsraum 4, 6 größer ist als der Druck P₂ im Pufferraum 11, fließt dann aus dem Kompressionsraurn 4 durch das Kanälesystem 29, den Ringkanal 30, die Pforte 31 und die Leitung 32 Arbeitsmedium zum Pufferraum 11, so daß die ursprüngliche mittlere Kolbenlage wiederhergestellt wird.

Beim Heißgasmotor nach Fig.3 sind entsprechende Teile der Maschine nach Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen ausgegeben.

Der Kompressionsraum 4 ist dabei durch den Kühler 5, den innerhalb eines Zylinders 40 fest angeordneten Regenerator 7 und einen Erhitzer 41 mit dem Expansionsraum 6 in Verbindung. Der Erhitzer 40 enthält eine Anzahl Rohre 42, die sich einerseits an den Regenerator 7 und andererseits an einem Ringkanal 43 anschließen, sowie eine Anzahl Rohre 44, die sich einerseits an den Ringkanal 43 und andererseits a~ den Expansionsraum 6 anschließen.

Dem im Betrieb durch die Erhitzerrohre 42, 44 strömenden Arbeitsmedium wird Wärme zugeführt, die von einer Brennervorrichtung 45 herrührt. Die Brennervorrichtung 45 umfaßt einen Brenner 46 mit Brennstoff zufuhr 47 und Luftzufuhr 48. Nach Abgabe von Wärme an dem innerhalb eines Gehäuses 49 angeordneten Erhitzer 41 verlassen die Verbrennungsgase das Gehäuse 49 durch den Auspuff 50.

Der Verdränger 3 ist mittels einer Verdrängerstange mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden. Im Betrieb des Heißgasmotors, wobei der Verdränger 3 und der Kolben 2 sich phasenverschieden bewegen, wird die dem Erhitzer 41 zugeführte Wärmeenergie dazu benutzt, den Kolben 2 anzutreiben, wodurch in der Ankerspule 13 elektrische Energie erzeugt wird. Dadurch, daß der Verdränger 3 mit einem elektrodyna-

mischen Antrieb versehen wird, kann nach Anlauf des Heißgasmotors ein Teil der in der Ankerspule 13 erzeugten elektrischen Energie als Speisung für die mit der Verdrängeritange 3 verbundene Ankerspule verwendet werden.

Die Regelung der mittleren Lage des Kolbens 2 entspricht der aus Fig. 1, so daß auf eine weitere Beschreibung verzichtet werden kann.

Die Gaskältemaschine nach Fig.4 entspricht in großen Zogen der aus Fig. I. Entsprechende Teile sind daher mit denselben Bezugszeichen angegeben. Der Unterschied ist die Art der Ausbildung des Regelmechanismus. Im betreffenden Fall ist eine mit Gewinde 60 versehene Bohrung 61 im Kolben 2 vorgesehen, in der ein Röhrchen 62 eingeschraubt ist, das einen Schieber 63 trägt, der hin- und herbeweglich ist in einem Gehäuse 64, das mit Pforten 65 versehen ist. In der dargestellten Lage ist der Kompressionsraum 4 durch die Bohrung 61. dip K.inälr fifi und fi7 dpn Rinplcaniil fifl und dip Pforten 65 mit dem Pufferraum 11 in offener Verbindung. Die Wirkungsweise des Regelmechanismus entspricht der

aus Fig. 1.

Dadurch, daß das Röhrchen 62 mehr oder weniger in der Bohrung 61 eingeschraubt wird, kann die mittlere Nennlage des Kolbens 1 geändert werden.

Bei der Gaskältemaschine nach Fig.5 sind entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen angegeben wie in F i g. 4.

Das Röhrchen 62 ist hier am Kolben 2 fest angeordnet, während das Gehäuse 64 mittels einer Einstellschraube 70 in einer Büchse 71 in axialer Richtung einstellbar ist. Auf diese Weise kann auch hier die mittlere Nennkolbenlage eingestellt werden, wobei zugleich der Vorteil erhalten worden ist, daß die Einstellung im Betrieb von außen her erfolgen kann.

Obschon in den F i g. 4 und 5 der Schieber am Kolben befestigt und das Gehäuse fest angeordnet ist. ist selbstverständlich auch das Umgekehrte möglich.

Statt koaxial zusammenarbeitender Elemente des Regelmechanismus ist es beispielsweise auch möglich, /wci flache Elemente zu verwenden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heißgas-Freikolbenmaschine mit geschlossenem Arbeitsmittelkreislauf, mit einem Arbeitsraum, welcher einen Kompressionsraum und einen Expansionsraum mit im Betrieb untereinander verschiedenen mittleren Temperaturen hat, die durch Wärmetauscher, unter denen ein Regenerator ist, miteinander verbunden sind, wobei mindestens ein in einem Zylinder hin- und herbeweglicher freier Kolben vorhanden ist, der mit der einen Oberfläche dns Volumen des Arbeitsraumes ändert und mit der anderen Oberfläche einen Teil der Begrenzung eines Pufferraumes bildet, in dem sich ebenfalls Arbeitsmedium unter einem im Betrieb angenähert konstanten Druck befindet, der dem mittleren Arbeitsmediumdruck im Arbeitsraum entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelmechanismus (2, 29—32; 60—68) vorhanden ist, a:r bei Abweichungen der mittleren Kolbenlage von der gewünschten mittleren Nennlage den Arbeitsraum (4, 6) momentan mit dem Pufferraum (11) in Verbindung bringt, und zwar zu Zeitpunkten, die mit einem derartigen Momentandruck des sich am Kreislauf beteiligenden Arbeitsmedium übereinstimmen, derart, daß durch Zufuhr bzw. Abfuhr von Arbeitsraum zu bzw. von dem Arbeitsraum (4, fi) infolge eines momentanen Druckunterschiedes zwischen den beiden Räumen (4,6 bzw. 11) die mittlere Kolbenlage entsprechend der mittleren Nennlage wieder hergestellt wird.

2. Heißgaskolbenmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß tier Regelmechaniümus durch den Kolben (2/ gebildet ist, in dem ein oder mehrere Kanäle (29, 30) vo:₀esehen sind, die mit einem Ende in den Arbeitsraum (4, 6) und miit dem anderen Ende in den Spalt zwischen der Kolbenwand und der Zylinderwand münden und dort in einer bestimmten Stellung des Kolbens (2) mit einem oder mehreren mit dem Pufferraum (11) im Verbindung stehenden Kanälen (31, 32) in der Zylinderwand übereinstimmen (F i g. 1,3).

3. Heißgaskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelmechanis mus durch zwei im Pufferraum befindliche, gegen' über einander hin- und herbewegliche Elemente (63, 64) gebildet ist, von denen das erste am Kolben (2) befestigt und das zweite ortsfest angeordnet ist;, wobei das erste Element (63) mit einem ode« mehreren Kanälen (66, 67,68) versehen ist, die mil einem Ende in den Arbeitsraum (4, 6) münden und mit dem anderen Ende in einer bestimmten Lage der beiden Elemente (63, 64) gegenüber einander mil einem oder mehreren mit dem Pufferraum (11) in Verbindung stehenden Kanälen (65) im zweiten Element (64) übereinstimmen (F i g. 3,4).

4. Heißgaskolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (63) in der Bewegungsrichtung des (2) gegenüber dem Kolben an diesem Kolben verstellbar befestigt ist (F ig-4).

5. Heißgaskolbenmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Elemenl (64) in der Bewegungsrichtung des Kolbens (2| gegenüber dem Pufferraum (11) in diesem Raum verstellbar angeordnet ist (F i g. 5).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heißgas-Freikolbenmaschine mit geschlossenem Arbeitsmittelkreislauf, mit einem Arbeitsraum, welcher einen Kompressionsraum und einen Expansionsraum mit im Betrieb '· untereinander verschiedenen mittleren Temperaturen hat, die durch Wärmetauscher, unter denen ein Regenerator ist, miteinander verbunden sind, wobei mindestens ein in einem Zylinder hin- und herbeweglicher freier Kolben vorhanden ist, der mit der einen

i« Oberfläche das Volumen des Arbeitsraumes ändert und mit der anderen Oberfläche einen Teil der Begrenzung eines Pufferraumes bildet, in dem sich ebenfalls Arbeitsmedium unter einem im Betrieb angenähert konstanten Druck befindet, der dem mittleren Arbeits- > mtdiumdruck im Arbeitsraum entspricht

Unter Heißgaskolbenmaschinen werden in diesem Zusammenhang Gaskältemaschinen, Heißgasmotoren und Wärmepumpen verstanden.

Eine Heißgaskolbenmaschine der oben genannten

-"> Art ist aus der DE-OS 25 16 591 bekannt, wobei der freie Kolben einer Gaskältemaschine eine mit einem Wechselstrom gespeiste Ankerspule enthält, die in einem Dauermagnetfeld Lorentz-Kräften zum Hin- und Herbewegen dieses freien Kolbens ausgesetzt ist

-'' Zum Festlegen der mittleren Lage des Kolbens ist es möglich, eine Feder zu verwenden. Bei einer großen Hublänge des Kolbens muß die Feder jedoch sehr lang sein, was !-Instabilitäten in der Bewegung der Feder mit sich bringt Dadurch entstehen seitliche Kräfte auf den

*' Kolben, die einen schnellen Verschleiß des Kolbens und/oder des Zylinders herbeiführen, wodurch auch der Wirkungsgrad sinkt Außerdem bildet die Montage der Feder ein Problem. Wenn die Feder nicht völlig zentral angeordnet ist und/oder die Mittellinie der Feder keine

■'< Gerade ist, führt dies zu beeinträchtigenden Reibungskräften.

Auch ohne Feder liefert das Festlegen der mittleren Lage des Kolbens Probleme. Im Betrieb tritt immer ein Leckstrom von Arbeitsmedium vom Arbeitsraum zum

"' Pufferraum und umgekehrt auf, und zwar durch den Spalt zwischen der Kolben- und Zylinderwand. Es fließt dann Arbeitsmedium vom Arbeitsraum zum Pufferraum, und zwar während desjenigen Teils des sinusförmigen Druckverlaufes im Arbeitsraum, in dem

'■ dieser Druck höher ist als der konstante Druck im Pufferraum und in umgekehrter Richtung, wenn der erstgenannte Druck niedriger ist.

Die beiden Volumenströme (cmVs) Arbeitsmedium aus und zu dem Arbeitsraum sind einander gleich.

'" Die Anmeiderin ist jedoch zu der Erkenntnis gelangt, daß dadurch, daß der Druck und damit die Dichte des Arbeitsmediums, das den Arbeitsraum verläßt höher ist als der Druck bzw. die Dichte des Arbeitsmediums, das aus dem Pufferraum zum Arbeitsraum fließt, der

" Massenstrom (g/s) Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum zum Pufferraum größer ist als der vom Pufferraum zum Arbeitsraum. Die Folge davon ist, daß die mittlere Lage des Kolbens sich in Richtung des Arbeitsraumes verschiebt

^h" Umgekehrt ist es möglich, daß die mittlere Lage des Kolbens sich in Richtung des Pufferraumes bewegi, und ?war beispielsweise infolge des eigenen Gewichtes des Kolbens.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Heißgaskolbenmaschine der oben genannten Art zu schaffen, bei der der Nachteil einer irtr Betrieb sich ändernden mittleren Lage des freien Kolbens ausgeschaltet ist.

Die erfindungsgemäße Heißgaskolbenmaschine weist