DE3535083C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmeabfuhr von einer Kühllast in einer periodisch arbeitenden Gifford- McMahon-Kühlvorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Merkmalen im Ober­ begriff des Patentanspruches 7.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind beispielsweise bekannt aus der Literaturstelle "Experimen­ tal Techniques in Low-Temperature Physics", G. K. White, 3. E/d. (Clarendon Press, 1979).

Andererseits sind magnetische Kühlvorrichtungen mit zur Vorkühlung vorgeschalteten Gaskältemaschinen bekannt, bei­ spielsweise aus der AT-PS 2 74 024. Dabei arbeiten jedoch die magnetische Kühlvorrichtung und die Gaskältemaschine vollständig getrennt voneinander.

Während also einerseits die magnetische Kühlung eine übli­ che Technik ist und während andererseits die Vorteile ei­ ner Gifford-McMahon-Kältemaschine zum Stand der Technik gehören (Tieftemperatur-Technologie H. Frey, R. A. Haefer, (VDI-Verlag 1980)), besteht Bedarf nach einem Verfahren und einer dafür geeigneten Vorrichtung, mit denen der Wirkungs­ grad dieser Verfahren insgesamt verbessert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die vorliegend beschriebene Kombination der magnetokalori­ schen Kühlung mit dem Gifford-McMahon-Prozeß ermöglicht eine besonders vorteilhafte Arbeitsgasführung im Bereich der magnetischen Substanz der magnetischen Kühlvorrichtung, wobei Dichtungen und Ventile nicht im Kaltgasbereich ange­ ordnet sind, sondern im Hochtemperaturbereich. Dies gilt sowohl für die Schließventile des Hochdruckeinlasses und des Niederdruckauslasses als auch für die Dichtungen des Verdrängerkolbens für das Speichervolumen. Damit ergibt sich ein problemloser Aufbau einer Kältemaschine, wobei durch die kombinierte Kühlwirkung des Gifford-McMahon- Prozesses einerseits und des magnetokalorischen Kühleffektes andererseits insgesamt auch der Wirkungsgrad wesentlich erhöht werden kann.

Eine weitere Verbesserung des Verfahrens läßt sich dadurch erreichen, daß man das Arbeitsgas zwischen der Regenerator­ kammer und der Kühllast durch die magnetische Substanz einer zweiten magnetischen Kühlvorrichtung leitet und diese ma­ gnetische Substanz unmittelbar vor dem Einströmen des Ar­ beitsgases in den ersten Teilraum im Gegentakt zu der ma­ gnetischen Substanz der ersten magnetischen Kühlvorrichtung entmagnetisiert, unmittelbar vor dem Ausströmen des Arbeits­ gases aus dem ersten Teilraum dagegen magnetisiert, so daß die Kühllast jeweils beim Einströmen des Arbeitsgases in den ersten Teilraum durch die magnetische Substanz der zweiten magnetischen Kühlvorrichtung und jeweils beim Ausströmen des Arbeitsgases aus dem ersten Teilraum durch die magnetische Substanz der ersten magnetischen Kühlvor­ richtung gekühlt wird.

Es ist vorteilhaft, wenn man die magnetischen Substanzen der beiden magnetischen Kühlvorrichtungen jeweils zum Magnetisieren in ortsfeste Magnetfelder einschiebt und zum Entmagnetisieren aus diesem Magnetfeldern herauszieht. Dies kann durch einfache Schubstangen oder dergleichen er­ folgen, die in das Kühlgefäß eintauchen, in dem die Kühl­ last angeordnet ist.

Es ist dabei besonders günstig, wenn man die Verschiebung der magnetischen Substanzen der beiden magnetischen Kühlvor­ richtungen mit der Verschiebung des Verdrängerkolbens syn­ chronisiert. Es erweist sich dabei als besonders vorteil­ haft, daß die Frequenz, mit der man den Giffon-McMahon- Prozeß üblicherweise durchführt, mit der Frequenz des zyklischen, magnetokalorischen Effektes gut verträglich ist, das heißt beide Effekte arbeiten bei diesem Verfahren mit für sie günstigen Frequenzen.

Es ist dabei günstig, wenn die magnetischen Substanzen der beiden magnetischen Kühlvorrichtungen mechanisch der­ art gegenkoppelt, daß sich die Verschiebekräfte der im Ge­ gentakt zueinander verschobenen magnetischen Substanzen kom­ pensieren. Beim Einschieben der magnetischen Substanz in das Magnetfeld und beim Herausziehen aus dem Magnetfeld müssen erhebliche Kräfte aufgewendet werden, die bei einer Koppelung der magnetischen Substanzen der beiden magnetischen Kühlvorrichtungen und bei dem beschriebenen Gegentaktbe­ trieb zum großen Teil kompensiert werden können.

Besonders vorteilhaft ist es bei der Verwendung von zwei magnetischen Kühlvorrichtungen, wenn man einen Teil des Arbeitsgases im Nebenschluß zu den magnetischen Kühlvor­ richtungen und der Kühllast von dem ersten Teilraum direkt zu dem kühllastseitigen Anschluß der Regeneratorkammer führt, um beim Zurückströmen des Arbeitsgases von dem ersten Teilraum in die Regeneratorkammer deren ausreichende Ab­ kühlung für den Beginn der nächsten Arbeitsperiode sicher­ zustellen.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfah­ rens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 7 gelöst.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß eine zweite magnetische Kühlvorrichtung zwischen der Rege­ neratorkammer und der Kühllast angeordnet ist, deren magneti­ sche Substanz durch die Steuerung im Gegentakt zu der magne­ tischen Substanz der ersten magnetischen Kühlvorrichtung magnetisiert und entmagnetisiert wird, so daß die Kühllast jeweils beim Einströmen des Arbeitsganges in den ersten Teilraum durch die magnetische Substanz der zweiten magne­ tischen Kühlvorrichtung und jeweils beim Ausströmen des Arbeitsgases aus dem ersten Teilraum durch die magnetische Substanz der ersten magnetischen Kühlvorrichtung gekühlt wird.

Vorteilhaft ist es, wenn die magnetischen Substanzen der beiden magnetischen Kühlvorrichtungen jeweils durch Be­ tätigungsstangen zum Magnetisieren in ortsfeste Magnet­ felder eingeschoben und zum Entmagnetisieren aus diesen Magnetfeldern herausgezogen werden, wobei die Steuerung dieser Betätigungsstangen durch die Steuervorrichtung er­ folgt.

Dabei hat es sich weiterhin als günstig herausgestellt, wenn die magnetischen Substanzen der beiden magnetischen Kühlvorrichtungen über eine feste Verbindungsstange me­ chanisch miteinander verbunden und somit derart gegenge­ koppelt sind, daß sich die Verschiebekräfte der im Gegen­ takt zueinander verschobenen magnetischen Substanzen kompen­ sieren.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine die beiden magnetischen Kühlvorrichtungen und die Kühllast kurz­ schließende Nebenschlußleitung vorgesehen, welche den ersten Teilraum direkt mit dem kühllastseitigen Anschluß der Regeneratorkammer verbindet, um beim Zurückströmen des Arbeitsgases von dem ersten Teilraum in die Regeneratorkammer deren ausreichende Abkühlung für den Beginn der nächsten Arbeitsperiode sicherzustellen.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsfor­ men der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gifford- McMahon-Kühlvorrichtung mit einfacher magne­ tokalorischer Kühlung beim Einströmen des komprimierten Arbeitsgases;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 beim Ausströmen des sich entspannenden Arbeitsgases;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit einer im Gegentakt arbeitenden magnetischen Kühl­ vorrichtung beim Einströmen des komprimier­ ten Arbeitsgases und

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 beim Ausströmen des sich entspannenden Arbeitsgases.

In der Zeichnung sind die jeweiligen Kältestufen nur ganz schematisch dargestellt, und es sind in den Zeichnungen nur die zum Verständnis der dort ablaufenden Prozesse unbedingt notwendigen Teile wiedergegeben.

Zunächst wird die in den Fig. 1 und 2 wiedergegebene Kühlvorrichtung mit einfacher magnetokalorischer Kühlung näher erläutert. Diese umfaßt eine Vorstufe 1, die in der Zeichnung innerhalb des gestrichelten Rahmens 2 ange­ ordnet ist, sowie eine eigentliche Kühlstufe 3.

Die Vorstufe weist einen mittels eines Ventils 4 verschließ­ baren Hochdruckeinlaß 5 auf, der in aus der Zeichnung nicht ersichtlicher Weise mit einer Hochdruckquelle für ein Arbeitsgas verbunden ist. Weiterhin ist in der Vorstufe ein mit einem Ventil 6 verschließbarer Niederdruckauslaß 7 vorgesehen, der mit einer in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Arbeitsgasabsaugung verbunden ist.

Hochdruckeinlaß 5 und Niederdruckauslaß 7 führen gemeinsam zu einem Ende der Regeneratorkammer 8, in welcher ein Rege­ neratormaterial mit hoher Wärmespeicher- und Übertragungs­ fähigkeit angeordnet ist, beispielsweise Metallwolle oder dergleichen. Am gegenüberliegenden Ende führt aus der Regeneratorkammer 8 eine Verbindungsleitung 9 in das Innere der Kühlstufe 3.

In der Vorstufe 1 ist weiterhin eine zylindrische Speicher­ kammer 10 vorgesehen, in der ein Verdrängerkolben 11 gegen­ über der Speicherkammer abgedichtet verschieblich gelagert ist, der die Speicherkammer 10 in zwei Teilräume unterteilt, nämlich einen ersten Teilraum 12 und einen zweiten Teilraum 13. Der Teilraum 12 bildet ein Speichervolumen, das über eine Speicherleitung 14 mit der Kühlstufe 3 verbunden ist. Der Teilraum 13 ist über eine Leitung 15 mit dem Hochdruckeinlaß 5 und dem Niederdruckauslaß 7 und damit auch mit dem einen Ende der Regenratorkammer 8 verbunden. Eine die beiden Teilräume 12 und 13 voneinander trennende, am Verdränger­ kolben 11 gehaltene Ringdichtung 16 befindet sich in un­ mittelbarer Nähe des oberen Endes des Verdrängerkolbens 11, also unmittelbar benachbart dem Teilraum 13 in relativ großer Entfernung vom Teilraum 12.

Zwischen der Einmündung der Verbindungsleitung 9 in die Kühlstufe 3 und dem Austritt der Speicherleitung 14 aus der Kühlstufe 3 ist an der Kühlstufe eine Kühllast 17 angeordnet, die mit dem Innenraum der Kühlstufe 3 in Wärmekontakt steht. Außerden befindet sich zwischen der Kühllast 17 und dem Austritt der Speicherleitung 14 eine magnetische Kühlvorrich­ tung 18. Diese umfaßt einen außerhalb der Kühlstufe 3 an­ geordneten, supraleitenden Magneten 19, der im Inneren der Kühlstufe 3 ein Magnetfeld erzeugt, sowie eine im Inneren der Kühlstufe 3 angeordnete magnetische Substanz 20, die vorzugsweise die Form eines Kolbens aufweist, der im Inneren der Kühlstufe parallel zu deren Längsrich­ tung verschieblich gelagert ist. Die Verschiebung der ma­ gnetischen Substanz 20 kann dabei mit Hilfe von Schub- und Zugstangen 21 erfolgen, die von außen abgedichtet in der Kühlstufe 3 eingeführt sind. Als magnetische Substanz 20 werden ferromagnetische Materialien verwendet, beispiels­ weise Gadolinium. Dieses Material weist Durchströmkanäle für das Arbeitsgas auf, die ein Durchströmen in Längsrichtung der Kühlstufe ermöglichen. Diese Kanäle können entweder in die kolbenförmig ausgebildete, magnetische Substanz 20 eingearbeitet sein, oder man verwendet das ferromagnetische Material in poröser Form, so daß das Arbeitsgas durch die Poren der magnetischen Substanz hindurchströmen kann. Wesentlich ist, daß das Arbeitsgas beim Durchströmen der magnetischen Substanz in gutem Wärmeleitkontakt mit dieser steht.

Durch die Schub- und Zugstangen 21 kann die magnetische Substanz 20 in das von dem Magneten 19 erzeugte Magnetfeld eingeschoben beziehungsweise aus diesem herausgezogen werden.

Beim Betrieb der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vor­ richtung wird zunächst das Ventil 6 des Niederdruckauslasses 7 geschlossen, während das Ventil 4 des Hochdruckeinlasses 5 geöffnet wird. Durch den Hochdruckeinlaß 5 tritt kompri­ miertes Arbeitsgas in das System ein, welches in der Rege­ neratorkammer 8 auf eine Temperatur abgekühlt wird, die sich aus dem Kältegehalt des Regeneratormaterials in der Regeneratorkammer ergibt. Das abgekühlte, komprimierte Arbeitsgas strömt an der Kühllast, 17 vorbei und durch die magnetische Substanz 20 hindurch, die in dieser Phase im Inneren des Magnetfeldes angeordnet ist, so daß das ferro­ magnetische Material magnetisiert ist. Beim Durchgang durch die magnetische Substanz 20 erwärmt sich das Arbeitsgas. Es gelangt über die Speicherleitung 14 in den unteren, als Speichervolumen wirkenden Teilraum 12, wobei in dieser Phase der Verdrängerkolben 11 durch einen externen, in der Zeich­ nung nicht dargestellten Antrieb so nach oben verschoben ist, daß das Volumen des Teilraumes 12 maximal und das Volumen des Teilraums 13 minimal ist (Fig. 1).

In diesem Teil der Periode wird der Kühllast 17 keine Kühlleistung zugeführt.

Im nächsten Teil der Periode wird das Ventil 4 des Hoch­ druckeinlasses 5 geschlossen. Die magnetische Substanz 20 wird aus dem Magnetfeld herausgezogen und dadurch abgekühlt. Außerdem wird das Ventil 6 des Niederdruckauslasses 7 geöffnet, so daß das komprimierte Arbeitsgas aus dem System zu der in der Zeichnung nicht dargestellten Absaugung ausströmt. Dadurch wird das Arbeitsgas in dem System ent­ spannt und kühlt sich ab. Bei der Entspannung strömt Arbeits­ gas durch die Speicherleitung 14 und durch die magnetische Substanz 20 hindurch im Wärmekontakt an der Kühllast vorbei und durch die Regeneratorkammer hindurch zum Niederdruck­ auslaß. Diese Ausströmbewegung wird unterstützt durch eine Verschiebung des Verdrängerkolbens 11 in Richtung auf eine Verkleinerung des Teilraumes 12.

Das Arbeitsgas wird dabei durch die Entspannung und zum anderen durch den Durchtritt durch die abgekühlte magne­ tische Substanz 20 abgekühlt, so daß das Arbeitsgas beim Vorbeiströmen an der Kühllast 17 dieser Kühlleistung zuführen kann. Außerdem kühlt das Arbeitsgas beim Durchgang durch die Regeneratorkammer das Regeneratormaterial in dieser ab, wobei sich im Inneren der Regeneratorkammer ein Temperatur­ gradient einstellt, die Temperatur ist am kühlstufenseitigen Ende der Regeneratorkammer nach dem Ausströmen des ent­ spannten Arbeitsganges niedriger als am gegenüberliegenden Ende. Das Ausströmen des Arbeitsgases erfolgt maximal so weit, bis sich ein Druckausgleich zwischen dem System und der Saugquelle eingestellt hat. Das über den Niederdruck­ auslaß 7 ausströmende Arbeitsgas kann außerhalb der Vor­ stufe in an sich bekannter Weise unter gleichzeitiger Kühlung wieder komprimiert werden, so daß es bei der näch­ sten Periode über den Hochdruckeinlaß in der oben beschrie­ benen Weise wieder in das System gelangen kann.

Nach Abschluß der Periode wird das Ventil 6 des Niederdruck­ auslasses geschlossen, die magnetische Substanz 20 wird wieder in das Magnetfeld eingeschoben, der Verdrängerkolben 11 wird in seine obere, den Teilraum 12 vergrößernde Stellung verschoben und schließlich wird das Ventil 4 des Hochdruck­ einlasses 5 geöffnet. Damit beginnt der beschriebene Zy­ klus erneut.

Es ergibt sich bei diesem Verfahren ein höherer energeti­ scher Wirkungsgrad als bei Verwendung des Gifford-McMahon- Verfahrens allein oder des magnetokalorischen Kühleffekts allein, wobei weiterhin die sonst auftretenden apparativen Schwierigkeiten der magnetokalorischen Kühlung vermieden werden. Besonders vorteilhaft ist die Anpassung des Gifford- McMahon-Prozesses und der magnetokalorischen Kühlung im Hinblick auf die Frequenz und im Hinblick auf die Druck­ verhältnisse.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Vorrichtung unter­ scheidet sich nur wenig von der Vorrichtung der Fig. 1 und 2; einander entsprechende Teile tragen daher diesel­ ben Bezugszeichen.

Zwischen der Einmündung der Verbindungsleitung 9 in die Kühlstufe 3 und der Kühllast 17 ist bei dieser Ausführung eine weitere magnetische Kühlvorrichtung 22 mit einem Magneten 23 und einer magnetischen Substanz 24 angeordnet. Der magnetischen Substanz 24 ist eine eigene Schub- und Zug­ stange 25 zugeordnet.

Die beiden magnetischen Kühlvorrichtungen 18 und 22 sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet, so daß sie nach entgegengesetzten Seiten aus dem ihnen zugeordneten Magnet­ feld herausgezogen werden können.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die magneti­ schen Substanzen 20 und 24 mittels einer weiteren Stange 26 miteinander direkt verbunden, die in den Fig. 3 und 4 gestrichelt eingetragen ist. Statt dieser Stange kann auch eine andere mechanische Kopplung der Schub- und Zugstangen 21 und 25 erfolgen. Durch die mechani­ sche Kopplung wird erreicht, daß beim Einschieben der magnetischen Substanz in das zugehörige Magnetfeld jeweils die magnetische Substanz der anderen magnetischen Kühlvorrich­ tung aus dem zugeordneten Magnetfeld herausgeschoben wird. Durch diese Gegentakt-Kopplung werden die Verschiebekräfte beim Ein- beziehungsweise Ausschieben der magnetischen Substanzen in und aus dem Magnetfeld zu einem wesentlichen Teil kompensiert.

Der Betrieb erfolgt bei dieser Abwandlung genau gleich wie im Fall der Anordnung der Fig. 1 und 2, jedoch führt die zweite magnetische Vorrichtung 22 dazu, daß das Arbeitsgas im ersten Teil der Periode, also beim Einströ­ men in das Speichervolumen, beim Vorbeiströmen an der Kühl­ last 17 eine Kühlleistung auf diese übertragen kann, da das Arbeitsgas beim Durchgang durch die magnetische Substanz 24 weiter abgekühlt wird.

Beim Zurückströmen des Arbeitsgases wird dieses dagegen beim Durchgang durch die magnetische Substanz 24 stärker erwärmt als beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2, so daß eventuell die Gefahr einer Umsymmetrie entsteht, da das Arbeitssystem beim Zurückströmen das Regeneratormaterial in der Regeneratorkammer 8 nicht mehr so weit abkühlt, daß in der nächsten Periode das einströmende Arbeitsgas in der Regeneratorkammer ausreichend tief vorgekühlt wird. Um diese mögliche Unsymmetrie zu vermeiden, kann zwischen der Ver­ bindungsleitung 9 und der Speicherleitung 14 eine Neben­ schlußleitung 27 vorgesehen sein, die in der Zeichnung gestrichelt wiedergegeben ist. Diese Nebenschlußleitung 27 umgeht die beiden magnetischen Kühlvorrichtungen 18 und 22 und die Kühllast 17. Der durch die Nebenschlußleitung 27 über die Regeneratorkammer 8 zurückfließende Teilstrom ist kälter als der über die Verbindungsleitung 9 zurückströmende Teilstrom, so daß dadurch eine ausreichende Kühlung des Regeneratormaterials in der Regeneratorkammer 8 sicherge­ stellt werden kann.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist vor allen Dingen deswegen vorteilhaft, weil die erheblichen, zur Ver­ schiebung der magnetischen Substanzen in den magnetischen Kühlvorrichtungen notwendigen Verschiebekräfte durch die Gegenkompensation wesentlichen herabgesetzt werden können.

In beiden Fällen werden die Bewegungen der magnetischen Substanzen und des Verdrängerkolbens mit der Aktivierung der Ventile 4 und 6 durch eine in der Zeichnung nicht darge­ stellte Steuerung synchronisiert, so daß die einzelnen Pe­ rioden vollautomatisch durchlaufen werden. Es ist dabei vorteilhaft, daß im Inneren der Kühlstufe, also im kalten Bereich, keinerlei Dichtungen und Ventile notwendig sind, und daß in diesem Bereich nur die magnetischen Substanzen selbst bewegt werden müssen. Dadurch werden die konstruktiven Schwierigkeiten, die sich bei herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen durch die Notwendigkeit von Ventilen, Dichtungen und einer erhöhten Anzahl bewegter Teile auf tiefer Temperatur ergaben, vollständig vermieden.

Claims (11)

1. Verfahren zur Wärmeabfuhr von einer Kühllast in einer periodisch arbeitenden Gifford-McMahon-Kühlvorrichtung,
bei welcher man in jeder Arbeitsperiode zunächst ein kompri­ miertes Arbeitsgas aus einer mit einem Hochdruckeinlaß ver­ sehenen Anschlußleitung in eine während der vorhergehenden Arbeitsperiode abgekühlte Regeneratorkammer einströmen läßt und dabei vorkühlt,
das Arbeitsgas anschließend über die Kühllast einer Speicher­ kammer zuführt und dort abkühlt, welche durch einen in ihr ver­ schiebbaren Verdrängerkolben in einen ersten, mit der Kühl­ last, und in einen zweiten, mit der Anschlußleitung verbunde­ nen, abgedichteten Teilraum unterteilt ist,
daraufhin das in den ersten Teilraum eingeströmte Arbeitsgas nach dem Schließen des Hochdruckeinlasses durch Öffnen eines in der Anschlußleitung angebrachten Niederdruckauslasses bis zum Druckausgleich durch die Kühllast und die Regeneratorkam­ mer hindurch zu dem Niederdruckauslaß strömen läßt, wobei das Arbeitsgas entspannt und Kühlleistung an die Kühllast sowie an die Regeneratorkammer abgegeben wird
und nachfolgend mittels des Verdrängerkolbens den ersten Teilraum bis zu seinem minimalen Volumen verkleinert,
dadurch gekennzeichnet, daß man das Arbeitsgas der Gifford-McMahon-Kühlvorrichtung jeweils beim Einströmen in den ersten Teilraum und beim Aus­ strömen aus diesem zwischen der Kühllast und dem ersten Teil­ raum durch die magnetische Substanz einer magnetischen Kühl­ vorrichtung leitet und diese magnetische Substanz unmittelbar vor dem Einströmen des Arbeitsgases in den ersten Teilraum magnetisiert und unmittelbar vor dem Ausströmen des Arbeits­ gases aus dem ersten Teilraum entmagnetisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Arbeitsgas zwischen der Regenerationskammer und der Kühllast durch die magnetische Substanz einer zweiten Ma­ gnetischen Kühlvorrichtung leitet und diese magnetische Substanz unmittelbar vor dem Einströmen des Arbeitsgases in den ersten Teilraum im Gegentakt zu der magnetischen Substanz der ersten magnetischen Kühlvorrichtung entmagnetisiert, unmittelbar vor dem Ausströmen des Arbeitsgases aus dem ersten Teilraum dagegen magnetisiert, so daß die Kühllast jeweils beim Einströmen des Arbeitsgases in den ersten Teilraum durch die magnetische Substanz der zweiten magnetischen Kühlvorrichtung und jeweils beim Ausströmen des Arbeitsgases aus dem ersten Teilraum durch die magnetische Substanz der ersten magnetischen Kühlvorrich­ tung gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die magnetischen Substanzen der beiden magnetischen Kühlvorrichtungen jeweils zum Magnetisieren in ortsfeste Ma­ gnetfelder einschiebt und zum Entmagnetisieren aus diesen Ma­ gnetfeldern herauszieht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verschiebung der magnetischen Substanzen der bei­ den magnetischen Kühlvorrichtungen mit der Verschiebung des Verdrängerkolbens synchronisiert.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die magnetischen Substanzen der beiden magnetischen Kühlvorrichtungen mechanisch derart gegenkoppelt, daß sich die Verschiebekräfte der im Gegentakt zueinander verschobenen magnetischen Substanzen kompensieren.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man einen Teil des Arbeitsgases im Nebenschluß zu den ma­ gnetischen Kühlvorrichtungen und der Kühllast von dem ersten Teilraum direkt zu dem kühllastseitigen Anschluß der Rege­ neratorkammer führt, um beim Zurückströmen des Arbeitsgases von dem ersten Teilraum in die Regeneratorkammer deren aus­ reichende Abkühlung für den Beginn der nächsten Arbeitsperiode sicherzustellen.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Wärmeabfuhr von einer Kühllast in einer periodisch arbeitenden Gifford- McMahon-Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, welche eine Anschlußleitung mit einem verschließbaren Hoch­ druckeinlaß (5) und einem verschließbaren Niederdruckauslaß (7), für das Arbeitsgas sowie eine Regeneratorkammer (8) aufweist, deren eine Seite mit dem Hochdruckeinlaß (5) und dem Nieder­ druckauslaß (7) und deren andere Seite über die Kühllast (17) mit einer durch eine externe Wärmesenke gekühlten Speicher­ kammer (10) verbunden ist,
welche durch einen in ihr verschiebbaren Verdrängerkolben (11) in zwei gegeneinander abgedichtete Teilräume (12, 13) unter­ teilt wird, wobei der erste Teilraum (12) mit der Kühllast (17) und der zweite Teilraum (13) mit der Anschlußleitung verbunden ist,
und wobei eine Steuervorrichtung vorgesehen ist,
welche in jeder Arbeitsperiode zunächst den Hochdruckeinlaß (5) öffnet und das komprimierte Arbeitsgas durch die Anschlußlei­ tung in die während der vorhergehenden Arbeitsperiode abge­ kühlte Regeneratorkammer (8) sowie über die Kühllast (17) in den ersten Teilraum (12) der Speicherkammer (10) einströmen läßt
und welche nachfolgend den Hochdruckeinlaß (5) schließt und den Niederdruckauslaß (7) öffnet, wodurch das in den ersten Teilraum (12) eingeströmte Arbeitsgas bis zum Druckausgleich entspannt und dadurch abgekühlt durch die Kühllast (17) und die Regeneratorkammer (8) zu dem Niederdruckauslaß (7) strömt und welche daraufhin den in dem ersten Teilraum (12) verblie­ benen Rest des Arbeitsgases mittels des Verdrängerkolbens (11) aus dem ersten Teilraum (12) zu der Kühllast (17) hin ver­ drängt,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Kühllast (17) und dem ersten Teilraum (12) eine magnetische Kühlvorrichtung (18) mit einer abwechselnd magnetisierbaren und entmagnetisierbaren Substanz (20) ange­ bracht ist, welche von dem Arbeitsgas der Gifford-McMahon- Kühlvorrichtung durchströmt wird,
und daß die Steuervorrichtung in jeder Arbeitsperiode diese magnetische Substanz (20) unmittelbar vor dem Einströmen des Arbeitsgases in den ersten Teilraum (12) einem äußeren Magnetfeld aussetzt und unmittelbar vor dessen Ausströmen aus dem ersten Teil­ raum (12) von diesem Magnetfeld trennt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite magnetische Kühlvorrichtung (22) zwischen der Regeneratorkammer (8) und der Kühllast (17) angeordnet ist, deren magnetische Substanz (24) durch die Steuerung im Gegen­ takt zu der magnetischen Substanz (20) der ersten magnetischen Kühlvorrichtung (18) magnetisiert und entmagnetisiert wird, so daß die Kühllast (17) jeweils beim Einströmen des Arbeits­ gases in den ersten Teilraum (12) durch die magnetische Substanz (24) der zweiten magnetischen Kühlvorrichtung (22) und jeweils beim Ausströmen des Arbeitsgases aus dem ersten Teilraum (12) durch die magnetische Substanz (20) der ersten magnetischen Kühlvorrichtung (18) gekühlt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Substanzen (20, 24) der beiden magneti­ schen Kühlvorrichtungen (18, 22) jeweils durch Betätigungs­ stangen (21, 25) zum Magnetisieren in ortsfeste Magnetfelder eingeschoben und zum Entmagnetisieren aus diesen Magnetfel­ dern herausgezogen werden, wobei die Steuerung dieser Be­ tätigungsstangen (21, 25) durch die Steuervorrichtung er­ folgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Substanzen (20, 24) der beiden magneti­ schen Kühlvorrichtungen (18, 22) über eine feste Verbindungs­ stange (26) mechanisch miteinander verbunden und somit der­ art gegengekoppelt sind, daß sich die Verschiebekräfte der im Gegentakt zueinander verschobenen magnetischen Substanzen (20, 24) kompensieren.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine die beiden magnetischen Kühlvorrichtungen (18, 22) und die Kühllast (17) kurzschließende Nebenschlußleitung (27) vorgesehen ist, welche den ersten Teilraum (12) direkt mit dem kühllastseitigen Anschluß der Regeneratorkammer (8) ver­ bindet, um beim Zurückströmen des Arbeitsgases von dem ersten Teilraum (12) in die Regeneratorkammer (8) deren ausreichende Abkühlung für den Beginn der nächsten Arbeitsperiode sicher­ zustellen.