Motor/Generator

Ein Freikolbengenerator, also ein Freikolbenmotor mit integriertem Lineargenerator zur Erzeugung elektrischer Energie, ist eine der gängigsten Freikolbenmaschinen. Für bestimmte Ausführungsformen von Freikolbengeneratoren wurde der Begriff Freikolben-Lineargenerator geprägt.

Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung werden meist von Stirling-Freikolbenmotoren angetrieben. Die bedeutendsten Hersteller von Freikolbenmaschinen waren bis in die 1970er Jahre Sigma in Frankreich und Alan Muntz & Co. aus Großbritannien.

Der Pescara-Motor wurde 1952 von der US-Marine als Gaserzeuger für eine Gasturbine eingesetzt und erreichte eine Leistung von etwa 900 kW. 1956 untersuchte ein Team von General Motors unter Leitung von Arthur F. Underwood bei dem Versuchsfahrzeug GM XP-500 eine Freikolbenmaschine zur Gaserzeugung für die eigentliche Antriebsturbine von 184 kW (250 PS) Leistung. Bereits 1940 plante der britische Flugzeugkonstrukteur L. E. Baynes die Verwendung von Pescara-Gaserzeugern (Pescara-Muntz P.42) als Antrieb für ein 130-t-Flugboot, wobei die Antriebsturbinen jeweils 2000 bis 3000 PS liefern sollten. Das Projekt kam jedoch über das Planungsstadium nicht hinaus.

Kompressor

Häufigste Anwendung ist der direktangetriebene Kompressor. Für kleine Kompressoren werden gegen eine Feder arbeitende Kolben gebaut, die elektrisch angetrieben werden. Auf deutschen U-Booten wurden im Zweiten Weltkrieg Freikolbenkompressoren von Junkers zur Erzeugung der Druckluft verwendet. Solche Kompressoren wurden damals in Serie produziert. Sie werden auch heute noch gebaut (E+JE Kompressoren).

Hydraulikpumpe

Bei der thermohydraulischen Freikolbenmaschine (FKM) wird die auf der verbrennungsmotorischen Seite freigesetzte Energie auf der hydraulischen Seite in Form von hydraulischer Arbeit abgegeben. Die Bezeichnung stammt aus der Kombination von Thermodynamik (Verbrennung) und Hydraulik. Im Endeffekt handelt es sich um eine Hydraulikpumpe, die von einem Verbrennungsmotor mit Energie versorgt wird.

Eine Abart der Freikolbenmaschine als hydraulische Pumpe ist die sogenannte Wassersäulenmaschine. Hier wirkt Stauwasser direkt über einen (oder mehrere) Kolben auf das Pumpmedium, etwa salzhaltige Sole.

Bodenverdichter und Rammen

Eine bis heute noch anzutreffende Anwendung von Freikolbenmaschinen sind:

• Rammen, mit denen Pfähle zur Fundament-Fixierung oder Spundwände im Wesentlichen vertikal ins Erdreich gerammt werden. Der Antrieb kann via Druckdampf, Druckluft oder Zündung eines Brennstoff-Luft-Gemisches erfolgen. Der Kolben oder Zylinder beschleunigt während des Arbeitshub den aufliegenden Bär, eine bis zu etwa 20 Tonnen schwere linear geführte Hammermasse, so stark nach oben, dass der Bär bis zu einige Meter hochgeworfen wird und dabei unter steter Wirkung der Schwerebeschleunigung zurückfällt und zuletzt am gehalterten Rammgut aufprallt. Ziel ist eine hohe Übertragung des Impulses auf das Rammgut, um es schrittweise in den Boden zu treiben.
• Explosionsstampframmen, -pflasterrammen und -pfahlrammen, die von einer Person bedient und bewegt werden können wie der legendäre DELMAG H2S. oder der DELMAG Frosch. Der Kolben stützt sich am Boden ab und beschleunigt mit dem Zylinder das Gerät nach oben, das dann etwa 25 cm Höhe erreicht, und dabei den Kolben über Federkraft mitnimmt. Unter stetem Einfluss der Schwerkraft fällt das Gerät auf den Boden, der beim Abstoßen und beim Landeaufprall verdichtet wird. Die Arbeitsfrequenz beträgt etwa 1 Hz. Eine dosierte und manuell beeinflusste Schrägstellung bewirkt einen horizontalen Fortschritt bei jedem Stampfschritt. Diese Boden-Stampfer bzw. Pflasterrammen sind nur noch selten auf Baustellen anzutreffen, da ihre sichere Handhabung einige Übung braucht und sie durch hydraulische, pneumatische, elektromechanische oder viertaktmaschinengetriebene und viel schneller vibrierende Systeme ersetzt wurden.