Brevet FR3162076A1 — publié le 20251114

L’invention concerne un réfrigérateur à gaz de cycle comprenant un système (16) de compression, un système (3, 4) de refroidissement et un système (26) de détente, le système de détente comprenant au moins une turbine (26) de détente accouplée à un compresseur (26), la turbine (26) de détente et le compresseur (16) étant accouplés de part et d’autre d’un arbre (20) commun, la turbine (26) de détente, le compresseur et l’arbre (20) étant logés dans un carter (19) abritant une première chambre (15) pour le compresseur (16), une deuxième chambre intermédiaire pour l’arbre (20), et une troisième chambre (24) pour la turbine (26), le réfrigérateur (6) comprenant un ensemble de circuits (11, 12, 13, 14) de fluide sous pression en communication au moins deux cavités (14, 18, 17, 11) de situées dans la deuxième chambre pour fournir des flux de gaz sous pression pour atténuer ou annuler l’effort axial sur l’arbre (20), l’arbre (20) comprenant, entre la turbine (26) et le compresseur (16) au moins un collerette (10) discoïdale s’étendant transversalement à son axe de rotation, la collerette (10) étant associée à au moins un joint (9) de type labyrinthe pour séparer longitudinalement deux cavités (18, 17) destinées à être soumises à des pression distinctes de part et d’autre de la collerette (10). Figure d’abrégé : Fig. 1 Réfrigérateur, installation comprenant un tel réfrigérateur et procédé de réfrigération L’invention concerne un réfrigérateur, une installation comprenant un tel réfrigérateur et un procédé de réfrigération. L’invention concerne plus particulièrement un réfrigérateur à gaz de cycle comprenant, dans un circuit de cycle, un système de compression, un système de refroidissement et un système de détente pour soumettre le gaz de cycle à un cycle thermodynamique pour produire du froid, le système de détente comprenant au moins une turbine de détente accouplée à un compresseur du réfrigérateur et par exemple un compresseur du système de compression du gaz de cycle, la turbine de détente et le compresseur étant accouplés de part et d’autre d’un arbre commun, la turbine de détente, le compresseur et l’arbre étant logés dans un carter abritant une première chambre dans laquelle est montée en rotation le compresseur, une deuxième chambre intermédiaire dans laquelle est montée en rotation l’arbre sur un ensemble de palier(s), et une troisième chambre dans laquelle est montée en rotation la turbine, le réfrigérateur comprenant un ensemble de circuits de fluide sous pression en communication au moins deux cavités de situées dans la deuxième chambre, les circuits de fluide sous pression étant configurés pour fournir des flux de gaz sous pression déterminés dans les cavités pour atténuer ou annuler l’effort axial sur l’arbre provoqué par l’écart de pression entre les pressions régnant dans la première chambre et dans la troisième chambre. Dans les réfrigérateurs à cycle de réfrigération utilisant des turbines, la récupération d’énergie sur les turbines cryogéniques est importante pour augmenter l’efficacité énergétique. Ceci est notamment important pour les liquéfacteurs d’hydrogène à forte puissance (60 à 300 tonnes par jour par exemple) utilisant de tels réfrigérateurs. Une solution retenue est la récupération du travail via un compresseur accouplé à l’arbre de la turbine cryogénique afin d’augmenter la pression d’aspiration ou de refoulement de compression au niveau de la station de compression principale. Pour des contraintes de débit volumique à traiter, ces compresseurs accouplés sont ceux installés en sortie de la station de compression, donc à la plus haute pression (supérieure à 20bar). Du côté des turbines cryogéniques, l’arrangement optimum conduit à étager les turbines en série depuis la plus haute pression (par exemple entre 30 et 50 bara) jusqu’à la basse pression (entre 1 et 10 bara par exemple). Les écarts de pression entre la partie turbine et la partie compresseur accouplés deviennent conséquents. Ce différentiel de pression génère des charges axiales qui doivent être en partie compensées par les paliers sélectionnés supportant l’arbre et par une répartition adéquate des pressions sur les surfaces rotoriques mises en jeu, via des systèmes d’étanchéité de la turbomachine. Sur une turbomachine, la capacité de charge des paliers est en première approche proportionnelle à la taille de la machine. En effet, plus la taille de la turbomachine augmente, plus les surfaces sur lesquelles les efforts de pression sont appliqués augmentent. Avec de telles différentiels de pression aux extrémités de l’arbre, les charges axiales sont supérieures ou très proches de la capacité maximum des paliers (magnétiques, gaz, roulements, autre). Une solution connue consiste en un mécanisme d’égalisation de poussée (« Thrust Equalizing Mechanism » en anglais ou « TEM »). Une autre solution consiste à prévoir un piston d’équilibrage sur le compresseur centrifuge. Une autre solution consiste en une cavité d’équilibrage de roue (« Wheel Balancing hole » en anglais) c’est-à-dire une cavité à l’arrière de la roue maintenue à une pression “moyenne” ou adaptée pour annuler les forces axiales résiduelles liées au différentiel de pression sur les aubes de la roue. Ceci n’annule cependant pas l’effet piston jusqu’au diamètre du joint labyrinthe sur l’arbre. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le réfrigérateur selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que l’arbre comprend, entre la turbine et le compresseur au moins un collerette discoïdale s’étendant transversalement à son axe de rotation, la collerette étant associée à au moins un joint de type labyrinthe pour séparer longitudinalement deux cavités destinées à être soumises à des pression distinctes de part et d’autre de la collerette. Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : le réfrigérateur comprend un joint de type labyrinthe situé au sommet de la collerette, le réfrigérateur comprend deux joints de type labyrinthe situés à la base de la collerette, de part et d’autre de la collerette, le réfrigérateur comprend une première cavité raccordée à un circuit de fluide à haute pression issu compresseur, la première cavité étant en communication avec une face antérieure du compresseur, c’est-à-dire une face du compresseur opposée à la face du compresseur munie d’aubages dans la chambre de compression, pour générer sur le compresseur un effort d’équilibrage opposé à l’effort généré par la compression dans la chambre de compression, la première cavité étant délimité en direction de la turbine par un joint de type labyrinthe, une seconde cavité est délimitée entre la première cavité et la collerette, une troisième cavité est délimitée entre la seconde cavité et la turbine, la troisième cavité étant délimitée à son extrémité située du côté de la turbine par au moins un joint de type labyrinthe, une quatrième cavité est délimitée entre la troisième cavité et la turbine, la quatrième cavité étant délimitée à ses deux extrémités par des joints de type labyrinthe, la quatrième cavité est reliée à une source de gaz sous pression configurée pour maintenir dans la quatrième cavité une pression inférieure à la pression dans la troisième cavité, pour favoriser la migration de fuite de gaz de la troisième cavité vers la quatrième cavité, une cinquième cavité est formée dans un volume en communication avec une face antérieure de la turbine, c’est-à-dire une face de la turbine opposée à la face du de la turbine munie d’aubages, la collerette est située en partie centrale de l’arbre, la collerette associée à un joint de type labyrinthe assure une séparation entre la troisième cavité et la seconde cavité, la troisième cavité est reliée à une source de gaz sous pression à une pression supérieure à la pression dans seconde cavité, la collerette est adjacente à la turbine, la collerette est adjacente au compresseur, la seconde cavité est reliée à une source de gaz sous pression à une pression inférieure à la pression dans première cavité, le réfrigérateur comporte une sixième cavité située entre la troisième cavité et la quatrième cavité, la collerette est magnétisée ou comporte une portion magnétisée qui coopère avec une portion magnétisée adjacente située dans le carter formant un palier de type magnétique de sustentation de l’arbre. L’invention concerne également un procédé de réfrigération utilisant un réfrigérateur selon l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous ou une installation selon l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous, le procédé comprenant une production de puissance froid au cours de laquelle la turbine de détente détend le gaz de cycle et le compresseur comprime du gaz en générant un écart de pression entre les pressions régnant dans la première chambre et dans la troisième chambre, cet écart de pression produisant un effort longitudinal le long de l’arbre, le procédé comprenant une étape de régulation de pression dans les cavités pour générer un contre-effort longitudinal antagoniste de même intensité ou d’intensité sensiblement égale pour limiter l’effort axial résultant sur l’arbre. L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous dans le cadre des revendications. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 est une vue schématique et partielle illustrant un exemple de structure et de fonctionnement d’une installation comprenant un réfrigérateur selon un exemple de réalisation possible de l’invention, FIG. 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d’un détail de l’agencement des roues (turbine et compresseur) sur un arbre du réfrigérateur selon un premier mode de réalisation possible, FIG. 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d’un détail de l’agencement des roues (turbine et compresseur) sur un arbre du réfrigérateur selon un deuxième mode de réalisation possible, FIG. 4 est une vue schématique en coupe longitudinale d’un détail de l’agencement des roues (turbine et compresseur) sur un arbre du réfrigérateur selon un troisième mode de réalisation possible, FIG. 5 est une vue schématique en coupe longitudinale d’un détail de l’agencement de l’arbre réfrigérateur pour schématiser l’équilibre des efforts axiaux. Description détaillée Sur toutes les figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. Dans cette description détaillée, les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, cela ne signifie pas que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d’autres réalisations. L’installation 1 illustrée à titre d’exemple à la FIG. 1 est un liquéfacteur d’un fluide d’alimentation à une température cryogénique, par exemple de l’hydrogène. Cette installation 1 comprend un circuit d’alimentation 2 pour le fluide d’alimentation et un ensemble d’échangeur(s) de chaleur 3, 4 en échange thermique avec le circuit d’alimentation. Un dispositif 6 de refroidissement est en échange thermique avec au moins une partie de l’ensemble d’échangeur(s) de chaleur configuré pour refroidir le fluide d’alimentation à une température cible déterminée, par exemple en vue de sa liquéfaction. Comme illustré, l’installation comprend éventuellement un dispositif 23 de pré-refroidissement en échange thermique avec au moins une partie de l’ensemble d’échangeurs de chaleur. Le dispositif de 6 de refroidissement comprend un réfrigérateur à cycle. Le réfrigérateur 6 à gaz de cycle comprend, dans un circuit 60 de cycle, un système 16 de compression, un système 3, 4 de refroidissement et un système 26 de détente pour soumettre le gaz de cycle à un cycle thermodynamique pour produire du froid. Le système de détente comprend au moins une turbine 26 de détente accouplée à un compresseur 16 du réfrigérateur. L’ensemble d’échangeurs de chaleur 3, 4 peut comporter au moins un échangeur à contre-courant assurant simultanément un réchauffage et un refroidissement du fluide de cycle à deux endroits du cycle (refroidissement après compression et réchauffage après détente avant retour à la compression). Dans cet exemple, la turbine 26 de détente est accouplée à un compresseur du système 16 de compression du gaz de cycle. La turbine 26 de détente et le compresseur 16 sont accouplés de part et d’autre d’un arbre 20 commun. Comme illustré à la FIG. 2 , la turbine 26 de détente, le compresseur et l’arbre 20 peuvent être logés dans un carter 19 définissant une première chambre 15 (ou volume) dans laquelle est montée en rotation le compresseur 16, une deuxième chambre intermédiaire dans laquelle est montée en rotation l’arbre 20 sur un ensemble de palier(s) 21 et une troisième chambre 24 dans laquelle est montée en rotation la turbine 26. Le turbo-compresseur du réfrigérateur 6 comprend un ensemble de circuits de fluide sous pression en communication avec au moins deux cavités 14, 18, 17, 11 situées dans la deuxième chambre. Par souci de simplification, la partie fixe du stator qui entoure l’arbre n’est pas représentée. Comme décrit plus en détail ci-dessous, les circuits de fluide sous pression sont configurés pour fournir des flux de gaz sous pression déterminés dans les cavités pour atténuer ou annuler l’effort axial sur l’arbre 20 provoqué par l’écart de pression entre les pressions régnant dans la première chambre 15 et dans la troisième chambre 24. A noter que la pression n'est pas forcément constante radialement à l’endroit où s'exerce l'effort de pression L’arbre 20 commun comprend, entre la turbine 26 et le compresseur 16 au moins un collerette 10 discoïdale s’étendant transversalement à son axe de rotation. Cette collerette 10 est associée à au moins un joint 9 de type labyrinthe pour séparer longitudinalement deux cavités 18, 17 destinées à être soumises à des pressions distinctes de part et d’autre de la collerette 10. Cette collerette 10 forme ainsi un « piston » d’équilibrage d’effort sur l’arbre 20 et le ou les joints de type labyrinthes situés sur et/ou à la base de cette collerette limitent les fuites de gaz dues aux différentiel de pression de part et d’autre de la collerette 10 Dans le mode de réalisation de la FIG. 2 , un joint 9 de type labyrinthe tournant avec l’arbre 20 est situé au sommet de la collerette 10 et coopère avec sa partie complémentaire fixe sur la partie fixe de l’installation 1. Dans le mode de réalisation de la FIG. 3 (qui sera décrit plus en détail ultérieurement), deux joints 9 de type labyrinthe sont prévus en plus à la base de la collerette 10, de part et d’autre de la collerette 10. Dans les modes de réalisation représentés, l’agencement comprend une première cavité 14 raccordée à un circuit de fluide à haute pression en communication avec une face antérieure du compresseur 16, c’est-à-dire une face du compresseur 16 opposée à la face du compresseur munie d’aubages dans la chambre de compression. Cette première cavité 14 est par exemple alimentée en gaz sous pression compressé par la compresseur 16 (à une pression seconde supérieure à la première pression en entrée de compresseur). Ceci génère sur le compresseur 16 un effort d’équilibrage axial (longitudinal) F1 opposé à l’effort F0 généré par la compression dans la chambre de compression. Comme visible à la FIG. 2 , cette première cavité 14 peut être annulaire et peut être délimitée en direction de la turbine 26 par un joint 9 de type labyrinthe. Après ce joint 9 de type labyrinthe une seconde cavité 18 est délimitée entre la première cavité 14 et la collerette 10. Comme illustré, cette seconde cavité 18 peut abriter un premier palier 21. Cette seconde cavité 18 peut être reliée à un circuit 13 et maintenue à une troisième pression inférieure à la première pression (par exemple via un ensemble de vanne). Cette seconde cavité 18 peut récupérer les fuites provenant de la première cavité migrant à travers le joint 9 labyrinthe. Dans cet exemple, la collerette 10 est située en partie centrale de l’arbre 20. Comme visible à la FIG. 2 , de l’autre côté de la collerette 10, une troisième cavité 17 est délimitée par un joint 9 de type labyrinthe. Cette troisième cavité peut abriter un second palier 21 situé du côté de la turbine 26. Cette troisième cavité 17 peut être maintenue à une quatrième pression supérieure à la troisième pression, via un circuit 12 de gaz sous pression, prélevant par exemple un flux à haute pression sans la première chambre. La quatrième pression peut être régulée par une vanne dans le circuit 12. Ce différentiel de pression entre la troisième et la quatrième cavité génère un effort longitudinal F2 sur la collerette en direction du compresseur 16. Une quatrième cavité 11 est délimitée ensuite entre la troisième cavité 17 et la turbine 26. Cette quatrième cavité 11 est délimitée à ses deux extrémités par des joints 9 de type labyrinthe. Cette quatrième cavité 11 forme par exemple un interstice entre les deux joints 9. La quatrième cavité 11 est reliée à une source de gaz sous pression configurée pour maintenir dans la quatrième cavité une cinquième pression inférieure à la pression dans la troisième cavité 17. Par exemple, la quatrième cavité 11 est reliée à la pression relativement basse de la chambre de la turbine 26. Cet agencement favorise la migration de fuite de gaz de la troisième cavité 17 vers la quatrième cavité 11 qui est évacuée par exemple via un circuit muni d’une vanne ou d’un déverseur permettant de réguler activement ou passivement la valeur de la pression régnant dans la cavité en amont de cette vanne ou déverseur. Cet agencement inverse la gestion de fuite par rapport aux agencements connus. Après le joint 9 de type labyrinthe délimitant la quatrième cavité 11 du côté de la turbine 26, une cinquième cavité 25 est en communication avec une face antérieure de la turbine 26, c’est-à-dire une face de la turbine 26 opposée à la face du de la turbine munie d’aubages dans la troisième chambre 24. Cet agencement génère un effort F3 longitudinal sur la roue de turbine 26 qui s’oppose aux efforts F4, F5 générés par la pression du gaz sur les aubages en direction du compresseur 16. La régulation de pression dans les diverses cavités permet de générer au global un contre-effort longitudinal antagoniste de même intensité ou d’intensité sensiblement égale pour limiter l’effort axial résultant sur l’arbre à une valeur significativement inférieure à la capacité de charge des paliers sélectionnés. Ceci est obtenu sans générer des fuites importantes et sans contaminer les circuits relativement froid (côté turbine) par des flux relativement chaud (côté compresseur). Le mode de réalisation de la FIG. 3 se distingue de celui de la FIG. 2 essentiellement en ce que la collerette 10 associée à un joint 9 de type labyrinthe est adjacente à la turbine 26. Les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références numériques. La seconde cavité 18 s’étend sur l’essentiel de l’arbre et englobe les deux paliers 21. Comme illustré à la FIG. 3 , une autre collerette 100 dépourvue de joint 9 de type labyrinthe peut être prévue sur l’arbre dans la seconde cavité 18, par exemple en partie centrale. Comme précédemment, la régulation de pression dans les diverses cavités permet de limiter ou annuler l’effort axial sur l’arbre 20. Le mode de réalisation de la FIG. 4 se distingue de celui de la FIG. 3 essentiellement en ce que la collerette 10 associée à un joint 9 de type labyrinthe est adjacente au compresseur 16. De plus, l’autre collerette 100 dépourvue de joint 9 de type labyrinthe située en partie centrale est remplacée par une excroissance de l’arbre en forme de double cône inversé par exemple permettant de maintenir en position les paliers tout en limitant l’impact sur la rotodynamique de l’arbre. En outre, par soucis de simplification, les paliers 21 ont été omis. Les deuxième 18 et troisième 17 cavités sont formées de part et d’autre de la collerette 10 et sont à relative basse pression côté compresseur et relative haute pression côté turbine. Dans ce mode de réalisation, une cavité 22 centrale (par exemple appelée sixième cavité) est située entre la troisième cavité 17 et la quatrième cavité 11. Cette cavité 22 centrale s’étend sur l’essentiel de l’arbre 20 est de préférence à une pression relativement basse, inférieure à la pression dans la troisième cavité 17. Cette excroissance en partie centrale de l’arbre 20 génère un gradient de pression en différent point radial du rotor dans la cavité 22 centrale La seconde cavité 18 est reliée à une source de gaz sous pression à une pression inférieure à la pression dans la première cavité 14. Cette source de basse pression peut être du gaz à basse pression au niveau de la turbine 26 de détente. La pression relativement plus élevée dans la troisième cavité 17 peut être prélevée au niveau du compresseur 16, par exemple à sa sortie de refoulement. La collerette 10 peut être magnétisée ou peut comporter une portion magnétisée qui coopère avec une portion magnétisée adjacente située dans le carter 15 formant un palier de type magnétique de sustentation de l’arbre 20. La collerette 10 assure dans ce cas une double fonction. Ceci s’applique bien entendu également aux autres modes de réalisation et notamment celui de la FIG. 2 . A noter que les paliers 21 précités peuvent être des paliers magnétiques ou des paliers à gaz. Dans le cas de paliers à gaz, le gaz de sustentation dans les paliers 21 peut être apporté par tout ou partie des circuits de fluide sous pression correspondants précités. L’agencement présente de nombreux avantages. Il permet de traiter des débits volumiques et des vitesses spécifiques adaptés au niveau du compresseur. Les charges axiales sont ainsi limitées et en adéquation avec la capacité des paliers 21. Les fuites internes sont malgré tout limitées. En particulier, les débits de fuites sont divisés des deux tiers par rapport aux solutions classiques connues. La FIG. 5 illustre très schématiquement un arbre 20 de section A muni d’une collerette 10 de section B avec joint 9 de type labyrinthe. On désigne P1 la haute pression du côté du compresseur (à droite sur cet exemple mais non représenté). P1 est par exemple égale à 55 bar. Après un joint 9 de type labyrinthe une cavité à une pression P2 inférieure à P1 d’un côté de la collerette 10 (P2 est par exemple égale à 25bar). De l’autre côté de la collerette 10 une autre cavité peut être à une pression P3 intermédiaire entre P1 et P2 (par exemple P3 est égale à 30 bar). En suite une cavité située entre deux joints 9 de type labyrinthe peut être maintenue à une pression P4 inférieure à P2 (par exemple P4 est égale à 17bar). Enfin, au niveau de l’extrémité basse pression la pression du côté de la turbine (à gauche sur cet exemple mais non représentée) la pression peut être égale à P4 également. Avec ces valeurs chiffrées de pression, la somme des efforts axiaux (comptés négativement vers la droite) peut être donnée par la relation suivante : 55A+25B-30B-17A. Pour obtenir l’équilibre axial il faut 38A=5B. Ceci permet de dimensionner le collerette 10 dans ce but. Réfrigérateur à gaz de cycle comprenant, dans un circuit (60) de cycle, un système (16) de compression, un système (3, 4) de refroidissement et un système (26) de détente pour soumettre le gaz de cycle à un cycle thermodynamique pour produire du froid, le système de détente comprenant au moins une turbine (26) de détente accouplée à un compresseur (26) du réfrigérateur et par exemple un compresseur du système (16) de compression du gaz de cycle, la turbine (26) de détente et le compresseur (16) étant accouplés de part et d’autre d’un arbre (20) commun, la turbine (26) de détente, le compresseur et l’arbre (20) étant logés dans un carter (19) abritant une première chambre (15) dans laquelle est montée en rotation le compresseur (16), une deuxième chambre intermédiaire dans laquelle est montée en rotation l’arbre (20) sur un ensemble de palier(s) (21), et une troisième chambre (24) dans laquelle est montée en rotation la turbine (26), le réfrigérateur (6) comprenant un ensemble de circuits (11, 12, 13, 14) de fluide sous pression en communication au moins deux cavités (14, 18, 17, 11) de situées dans la deuxième chambre, les circuits de fluide sous pression étant configurés pour fournir des flux de gaz sous pression déterminés dans les cavités pour atténuer ou annuler l’effort axial sur l’arbre (20) provoqué par l’écart de pression entre les pressions régnant dans la première chambre (15) et dans la troisième chambre (24), dans lequel l’arbre (20) comprend, entre la turbine (26) et le compresseur (16) au moins un collerette (10) discoïdale s’étendant transversalement à son axe de rotation, la collerette (10) étant associée à au moins un joint (9) de type labyrinthe pour séparer longitudinalement deux cavités (18, 17) destinées à être soumises à des pression distinctes de part et d’autre de la collerette (10). Réfrigérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend un joint (9) de type labyrinthe situé au sommet de la collerette (10). Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend deux joints (9) de type labyrinthe situés à la base de la collerette (10), de part et d’autre de la collerette (10). Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une première cavité (14) raccordée à un circuit de fluide à haute pression issu compresseur (16), la première cavité (14) étant en communication avec une face antérieure du compresseur (16), c’est-à-dire une face du compresseur (16) opposée à la face du compresseur munie d’aubages dans la chambre de compression, pour générer sur le compresseur (16) un effort d’équilibrage opposé à l’effort généré par la compression dans la chambre de compression, la première cavité (14) étant délimité en direction de la turbine (26) par un joint (9) de type labyrinthe. Réfrigérateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’une une seconde cavité (18) est délimitée entre la première cavité (14) et la collerette (10). Réfrigérateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’une troisième cavité (17) est délimitée entre la seconde cavité (18) et la turbine (26), la troisième cavité (17) étant délimitée à son extrémité située du côté de la turbine (26) par au moins un joint (9) de type labyrinthe. Réfrigérateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’une quatrième cavité (11) est délimitée entre la troisième cavité (17) et la turbine (26), la quatrième cavité (11) étant délimitée à ses deux extrémités par des joints (9) de type labyrinthe. Réfrigérateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la quatrième cavité (11) est reliée à une source de gaz sous pression configurée pour maintenir dans la quatrième cavité une pression inférieure à la pression dans la troisième cavité (17), pour favoriser la migration de fuite de gaz de la troisième cavité (17) vers la quatrième cavité (11). Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une cinquième cavité (25) est formée dans un volume en communication avec une face antérieure de la turbine (26), c’est-à-dire une face de la turbine (26) opposée à la face du de la turbine munie d’aubages. Réfrigérateur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la collerette (10) est située en partie centrale de l’arbre (20). Réfrigérateur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la collerette (10) associée à un joint (9) de type labyrinthe assure une séparation entre la troisième cavité (17) et la seconde cavité (18). Réfrigérateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la troisième cavité (17) est reliée à une source de gaz sous pression à une pression supérieure à la pression dans seconde cavité (18). Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que la collerette (10) est adjacente à la turbine (26). Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la collerette (10) est adjacente au compresseur (16). Réfrigérateur selon la revendication 14, caractérisée en ce que la seconde cavité (18) est reliée à une source de gaz sous pression à une pression inférieure à la pression dans première cavité (14). Réfrigérateur selon la revendication 14 ou 15, caractérisée en ce qu’il comporte une sixième cavité (22) située entre la troisième cavité (17) et la quatrième cavité (11). Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la collerette (10) est magnétisée ou comporte une portion magnétisée qui coopère avec une portion magnétisée adjacente située dans le carter (15) formant un palier de type magnétique de sustentation de l’arbre (20). Installation de liquéfaction d’un fluide d’alimentation à une température cryogénique, par exemple de l’hydrogène, comprenant un circuit d’alimentation (2) pour le fluide d’alimentation, un ensemble d’échangeur(s) de chaleur (3, 4) en échange thermique avec le circuit d’alimentation, un dispositif (6) de refroidissement en échange thermique avec au moins une partie de l’ensemble d’échangeur(s) de chaleur configuré pour refroidir le fluide d’alimentation à une température cible déterminée, le dispositif de (6) de refroidissement comprenant un réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 17. Procédé de réfrigération utilisant un réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 17 ou une installation selon la revendication 18, le procédé comprenant une production de puissance froid au cours de laquelle la turbine (26) de détente détend le gaz de cycle et le compresseur comprime du gaz en générant un écart de pression entre les pressions régnant dans la première chambre (15) et dans la troisième chambre (4), cet écart de pression produisant un effort longitudinal le long de l’arbre (20), le procédé comprenant une étape de régulation de pression dans les cavités (14, 18, 17, 11, 22) pour générer un contre-effort longitudinal antagoniste de même intensité ou d’intensité sensiblement égale pour limiter l’effort axial résultant sur l’arbre.