ES2903562T3 - Dispositivo y método de compresión y máquina de refrigeración - Google Patents

Dispositivo y método de compresión y máquina de refrigeración Download PDF

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Abstract

Dispositivo para la compresión centrífuga de un gas de trabajo, en particular para una máquina de refrigeración, que comprende varios compresores centrífugos (1, 3) que forman varias etapas de compresión sucesivas y/o en paralelo y varios motores de accionamiento (5, 6) de los compresores (1, 3), comprendiendo el dispositivo un circuito de gas que comprende una primera tubería de entrada (16) de gas a comprimir, conectada a una entrada de un primer compresor (1) para conducir el gas a comprimir al primer compresor (1), comprendiendo el circuito una segunda tubería (14) conectada a una salida de dicho primer compresor (1) para evacuar el gas comprimido en éste último, estando la segunda tubería (14) conectada a una entrada de un segundo compresor (3) para conducir el gas que ha sido comprimido en el primer compresor (1) al segundo compresor (3) con el fin de realizar una segunda compresión, comprendiendo el circuito una tercera tubería de enfriamiento (10) que tiene un extremo aguas arriba conectado a una salida de al menos uno de los compresores (1, 3) y un extremo aguas abajo conectado a una entrada de al menos un primer motor (6) para transferir una fracción del gas comprimido en dicho compresor (1) a dicho al menos primer motor (6) con el fin de limitar su calentamiento, caracterizado por que el circuito comprende una cuarta tubería (12) que tiene un extremo aguas arriba conectado a una salida del primer motor (6) para recuperar el gas que ha circulado en el primer motor (6) y un extremo aguas abajo conectado a una entrada de un segundo motor (5) para transferirle el gas con el fin de limitar el calentamiento del segundo motor (5).

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo y método de compresión y máquina de refrigeración
La invención hace referencia a un dispositivo y a un método de compresión, así como a una máquina de refrigeración.
La invención hace referencia más particularmente a un dispositivo de compresión centrífugo de un gas de trabajo, en particular para una máquina de refrigeración, que comprende varios compresores centrífugos que forman varias etapas de compresión sucesivas y/o en paralelo y varios motores de accionamiento de los compresores, comprendiendo el dispositivo un circuito de gas que comprende una primera tubería de entrada de gas a comprimir conectada a una entrada de un primer compresor para conducir el gas a comprimir al primer compresor, comprendiendo el circuito una segunda tubería conectada a una salida de dicho primer compresor para evacuar el gas comprimido en éste último, estando la segunda tubería conectada a una entrada de un segundo compresor para conducir el gas que ha sido comprimido en el primer compresor al segundo compresor con el fin de realizar una segunda compresión, comprendiendo el circuito una tercera tubería de enfriamiento que tiene un extremo aguas arriba conectado a una salida de al menos uno de los compresores y un extremo aguas abajo conectado a una entrada de al menos un primer motor para transferir una fracción del gas comprimido en dicho compresor a dicho al menos primer motor con el fin de limitar su calentamiento.
Un compresor centrífugo que utiliza un accionamiento directo entre el motor (eléctrico) y la o las ruedas de compresión (es decir, sin multiplicador de velocidad) necesita un caudal de gas con el fin de evacuar el calor generado en el motor. Este calor se genera principalmente por las pérdidas del motor y por el rozamiento del rotor con el gas circundante.
Este caudal de enfriamiento se suele inyectar en un lado del motor (en una entrada) y se evacua en el otro lado (en una salida) con una temperatura más elevada. También se puede inyectar en el centro del motor y evacuarse de ambos lados de éste.
Una parte más o menos importante del calor también se suele evacuar mediante un fluido caloportador que circula en un circuito que rodea la parte del estator del motor (agua o aire o cualquier otro fluido caloportador que permita enfriar el estator).
Con el objetivo de no perder ni contaminar el gas comprimido, el gas que circula en el motor para enfriarlo suele tener la misma composición que el gas comprimido.
Con el objetivo de limitar la cantidad de equipos, la fuerza motriz necesaria para hacer circular el gas a través del motor o motores se genera mediante una o más etapas de compresión (es decir, por uno o más de los compresores).
Hay varios ejemplos conocidos que utilizan esta técnica de enfriamiento.
El documento US6,64,469 describe la utilización de una parte del gas que sale de la primera etapa de compresión para enfriar el motor. Acto seguido, este gas se devuelve a la entrada del compresor.
El documento US5,980,218 describe la utilización de una parte del gas que sale del intercambiador de enfriamiento situado aguas abajo de la primera etapa de compresión para enfriar el motor. Acto seguido, este gas se devuelve a la entrada del compresor.
El documento US8899945 describe una arquitectura con varios motores.
Sin embargo, estas soluciones no son muy adecuadas para una arquitectura con varios motores y/o los rendimientos no son satisfactorios.
Un objetivo de la presente invención es paliar algunos o todos los inconvenientes anteriormente mencionados de la técnica anterior.
Para ello, el dispositivo de acuerdo con la invención, asimismo de acuerdo con la definición genérica dada en el preámbulo anterior, se caracteriza esencialmente porque el circuito comprende una cuarta tubería que tiene un extremo aguas arriba conectado a una salida del primer motor para recuperar el gas que ha circulado en el primer motor y un extremo aguas abajo conectado a una entrada de un segundo motor para transferirle el gas con el fin de limitar el calentamiento del segundo motor.
Además, las formas de realización de la invención pueden tener una o más de las siguientes características:
• la cuarta tubería comprende un órgano de enfriamiento del gas para enfriar el gas entre su salida del primer motor y su entrada en el segundo motor,
• que el circuito comprende una quinta tubería que tiene un extremo aguas arriba conectado a una salida del segundo motor para recuperar el gas que ha circulado en el segundo motor y un extremo aguas abajo conectado a la entrada del primer compresor con el fin de su compresión,
• el dispositivo comprende un sistema de tuberías y válvulas para distribuir las cantidades de gas de enfriamiento entre el primer motor y el segundo motor,
• la quinta tubería comprende un órgano de enfriamiento del gas,
• la cuarta tubería tiene un segundo extremo aguas abajo conectado a la quinta tubería, comprendiendo el dispositivo un sistema de válvulas para distribuir el flujo de gas procedente del primer motor entre el segundo motor y la quinta tubería,
• la segunda tubería comprende un órgano de enfriamiento del gas,
• el órgano de enfriamiento de la segunda tubería comprende un intercambiador de calor enfriado por un fluido caloportador,
• el circuito comprende un órgano de enfriamiento del gas en una salida del segundo compresor, • la tercera tubería comprende una válvula de regulación del caudal del gas transferido al primer motor, • el dispositivo comprende al menos un motor que acciona uno o más compresores y al menos un motor acoplado a una o más turbinas de expansión,
• el dispositivo tiene una o varias juntas rotativas entre el motor o los motores y el compresor o los compresores o una o varias etapas de expansión, de modo que la presión en las cavidades del motor o de los motores se acerque a la presión más baja del compresor, es decir, la presión de entrada del compresor, • los compresores son accionados directamente en rotación por los motores correspondientes, • el dispositivo comprende varios compresores accionados por un mismo motor,
• el dispositivo comprende una o más etapas de expansión formadas por una o varias turbinas de expansión, preferiblemente centrípetas y con acoplamiento directo con el motor.
La invención también hace referencia a una máquina de refrigeración a baja temperatura comprendida entre -100 °C y -273 °C que comprende un circuito de trabajo que contiene un fluido de trabajo, comprendiendo el circuito de trabajo un dispositivo de compresión centrífugo y un dispositivo de enfriamiento y de expansión del gas comprimido en el dispositivo de compresión, estando el dispositivo de compresión de acuerdo con una cualquiera de las características anteriores o siguientes.
La invención también hace referencia a un método de compresión centrífuga de un gas de trabajo, en particular para una máquina de refrigeración que utiliza varios compresores centrífugos que forman varias etapas de compresión sucesivas y/o en paralelo y varios motores para accionar los compresores, siendo los compresores accionados en rotación directamente por los motores, comprendiendo el método:
• una etapa de compresión de un gas de trabajo en un primer compresor y, a continuación, en un segundo compresor dispuestos en serie o en paralelo,
• una etapa de retirada de una fracción del gas comprimido que sale de al menos uno de los compresores y de puesta en circulación de este gas retirado en un primer motor con el fin de su enfriamiento, teniendo el método una etapa de enfriamiento del gas utilizado para enfriar el primer motor y, a continuación, una etapa de puesta en circulación de este gas enfriado en un segundo motor con el fin de su enfriamiento. La invención puede referirse también a cualquier dispositivo o procedimiento alternativo que comprende cualquier combinación de las características anteriores o siguientes.
Otras particularidades y ventajas aparecerán a partir de la lectura de la descripción siguiente, hecha en referencia a las figuras, en las que:
• la figura 1 muestra una vista parcial y esquemática que ilustra un ejemplo de la estructura y el funcionamiento de un dispositivo de compresión de acuerdo con la invención,
• la figura 2 muestra una vista parcial y esquemática que ilustra un ejemplo de la estructura y del funcionamiento de una máquina de enfriamiento que comprende un dispositivo de compresión de este tipo.
El dispositivo de compresión 18 mostrado esquemáticamente en la figura 1 comprende dos compresores centrífugos 1,3 (es decir, dos ruedas de compresión) que forman dos etapas de compresión sucesivas.
Los dos compresores 1,3 son accionados cada uno por un motor de accionamiento 5, 6 respectivo.
Preferiblemente, los compresores 1,3 son accionados directamente en rotación por su motor 5, 6 correspondiente.
El dispositivo 18 comprende un circuito de gas que comprende una primera tubería de entrada de gas a comprimir 16 conectada a la entrada de un primer compresor 1, para conducir el gas a comprimir al primer compresor 1.
El circuito comprende una segunda tubería 14 que tiene un extremo aguas arriba conectado a una salida de dicho primer compresor 1 para evacuar el gas comprimido en este último. La segunda tubería 14 tiene un extremo aguas abajo conectado a una entrada del segundo compresor 3, para conducir el gas comprimido en el primer compresor 1 al segundo compresor 3 con el fin de realizar una segunda compresión (una segunda etapa de compresión).
La segunda tubería 14 comprende preferiblemente un órgano de enfriamiento de gas 2, por ejemplo, un intercambiador de calor enfriado por un fluido caloportador. Esto permite enfriar el gas comprimido antes su entrada en el segundo compresor 3.
Según se ilustra, el circuito comprende preferiblemente un órgano de enfriamiento del gas 4 en la salida del segundo compresor 3 (por ejemplo, un intercambiador en intercambio con un fluido caloportador).
El circuito comprende una tercera tubería 10 que tiene un extremo aguas arriba conectado a la salida de un compresor 1 y un extremo aguas abajo conectado a un primero 6 de los dos motores.
Según se ilustra, el extremo aguas arriba de la tercera tubería 10 se puede conectar a la salida del primer compresor 1 por medio de la segunda tubería 14. Es decir, la tercera tubería 10 se conecta en derivación a la segunda tubería 14 entre los compresores primero 1 y segundo 3.
Es decir, la tercera tubería 10 toma una fracción del gas comprimido que tiene por objetivo alimentar el segundo compresor 3 para barrer (enfriar) el primer motor. Esta fracción puede corresponder entre el uno y el cuarenta por ciento del caudal de gas que sale del primer compresor 1.
Preferiblemente, la tercera tubería 10 puede comprender una válvula de regulación de caudal 8 del gas transferido al primer motor 6 (o cualquier otro órgano adecuado, en particular un órgano deprimógeno tal como un orificio, una turbina, un tubo Ranque o un tubo Vortex, un orificio, un tubo capilar, etc.).
El circuito comprende una cuarta tubería 12 que tiene un extremo aguas arriba conectado a una salida del primer motor 6 para recuperar el gas que ha circulado en el primer motor 6 y un primer extremo aguas abajo conectado a una entrada de un segundo motor 5 para transferirle el gas con el fin de limitar el calentamiento del segundo motor 5.
Es decir que el mismo gas de enfriamiento se utiliza sucesivamente para enfriar los dos motores 6, 5.
Preferiblemente, la cuarta tubería 12 comprende un órgano de enfriamiento del gas 13 para enfriar el gas entre su salida del primer motor 6 y su entrada en el segundo motor 5. Por ejemplo, este órgano de enfriamiento 13 comprende un intercambiador de calor en intercambio térmico con un fluido caloportador de enfriamiento.
El gas de enfriamiento que ha circulado a través del segundo motor 5 se evacua por medio de una quinta tubería 7 que tiene un extremo aguas arriba conectado a una salida del segundo motor 5 (para recuperar el gas que ha circulado en el segundo motor 5) y un extremo aguas abajo conectado a la entrada del primer compresor 1 con el fin de su compresión. Según se ilustra, la quinta tubería 7 se puede conectar a la entrada del primer compresor 1 por medio de la primera tubería 16.
La quinta tubería 7 (y posiblemente la cuarta tubería 12) también se puede utilizar, si es necesario, para recuperar el gas procedente de posibles fugas (por ejemplo, a nivel de las juntas situadas cerca de los motores, tales como las juntas rotativas).
Del mismo modo, la quinta tubería 7 puede comprender un órgano de enfriamiento del gas 9, por ejemplo, un intercambiador de calor en intercambio térmico con un fluido caloportador de enfriamiento.
Según se ilustra también, la cuarta tubería 12 puede tener un segundo extremo aguas abajo conectado a la quinta tubería 7 y un sistema de válvulas 11 para distribuir el flujo de gas procedente del primer motor 6 entre el segundo motor 5 y la quinta tubería 7. Es decir que el gas que sale del primer motor 6 (gas de enfriamiento) se puede distribuir entre el segundo motor 5 (para enfriarlo) y la entrada del primer compresor 1. Esto se consigue por medio de dos líneas paralelas y al menos una válvula 11 (y/o cualquier otro órgano deprimógeno: turbina, orificio, etc.). Por supuesto, la válvula 11 (o equivalente) se puede disponer en los terminales del motor 6 (o motores). La válvula 11 (o las válvulas) puede ser una válvula de regulación pilotada.
Del mismo modo, se puede proporcionar una tubería de derivación del primer motor 6 (por ejemplo, entre la tercera tubería 10 y la cuarta) para disminuir relativamente la cantidad de gas de enfriamiento en el primer motor 6 en comparación con la cantidad de gas de enfriamiento en el segundo motor 5.
Del mismo modo, se puede proporcionar una tubería de derivación entre la segunda tubería 14 (por ejemplo, después del órgano de enfriamiento 2) y la cuarta tubería (aguas arriba o aguas abajo del órgano de enfriamiento 13).
De este modo, se puede proporcionar un sistema de tuberías y válvulas para distribuir diferentes cantidades de gas de enfriamiento entre el primer motor 6 y el segundo motor 5 según sea necesario.
Por ejemplo, se puede colocar de forma ventajosa una válvula de derivación 11 entre la entrada y la salida del gas de enfriamiento del segundo motor 5 con el fin de limitar el caudal de gas de enfriamiento a través de este segundo motor 5 en el caso de que sea demasiado elevado.
Ejemplo de funcionamiento con nitrógeno en el circuito.
En la configuración de la figura 1, la potencia mecánica necesaria para comprimir, por ejemplo, un caudal de 1,26 kg/s de nitrógeno gaseoso con una presión inicial de 5 bares absolutos y una temperatura de 288 K hasta una presión de 18,34 bares absolutos es de 188 kW. Esta potencia de compresión se puede dividir en 88 kW para el motor 5 que acciona el primer compresor 1 y 100 kW para el motor 6 que acciona el segundo compresor 3.
Esto permite reducir la potencia en comparación con las soluciones conocidas (normalmente un 6 % en comparación con la técnica anterior).
De hecho, si se refrigeran dos motores 5, 6 con dos flujos de gas distintos (dos flujos paralelos tomados de la salida de un compresor), la cantidad de gas que se necesita para el enfriamiento de los dos motores 5, 6 sería el doble en comparación con la cantidad utilizada en la arquitectura descrita anteriormente. Esta cantidad doble de gas aumenta el caudal volumétrico del primer compresor 1 y, por tanto, la potencia necesaria.
De acuerdo con una forma de realización, el nitrógeno se comprime, por ejemplo, a 8,87 bares absolutos en la primera etapa de compresión centrífuga 1, que tiene una potencia de 83 kW y un rendimiento isoentrópico típico del 86 %. A continuación, este gas comprimido se enfría en el intercambiador de calor 2.
Una parte del gas se extrae por medio de la válvula 8 para enfriar el primer motor 6. El resto (el caudal principal) se comprime acto seguido de nuevo a 18,34 bares absolutos en la segunda etapa de compresión 3. Este segundo compresor 3 tiene, por ejemplo, una potencia de 95 kW y un rendimiento isoentrópico típico del 86 %. A continuación, el gas se enfría en el intercambiador de calor 4 a la salida del segundo compresor 3. Acto seguido, el gas se conduce a la salida 15 del dispositivo 18.
De los 88 kW y 100 kW de potencia suministrada por los motores 5, 6, normalmente el 5% se transformará en calor (pérdidas del motor eléctrico y pérdidas por rozamiento del rotor con el nitrógeno), es decir, aproximadamente 5 kW por motor.
Por lo tanto, una parte del caudal de nitrógeno a la salida del intercambiador 2 se enviará a través de la válvula 8 y de la tercera tubería 10 para alimentar con gas de enfriamiento al primer motor 6.
El aumento de la temperatura del gas a través del primer motor 6 se limitará normalmente a 30 K (para limitar el calentamiento del motor) mediante el control de la válvula 8. Esto se traducirá en un caudal másico = Potencia/Cp/deltaT = 5000/1048/30=0,159 kg/s.
Con Potencia = las pérdidas térmicas del motor a evacuar por el gas en W
Cp= la capacidad térmica del gas (nitrógeno en este ejemplo) en J/kg/K.
Delta T = el aumento de temperatura del gas entre las tuberías 10 y 12 en K (entre la entrada y la salida del motor 6).
Acto seguido, el nitrógeno saldrá del primer motor 6 por medio de la cuarta tubería 12 y se unirá al intercambiador 13 para ser enfriado hasta una temperatura preferiblemente cercana o igual a la temperatura de entrada del primer compresor 1.
Este enfriamiento se realiza antes de que el gas entre en el segundo motor 5.
El aumento de temperatura del gas a través del segundo motor 5 es preferiblemente del mismo orden de magnitud que el del primer motor 6 (el caudal y la potencia a extraer son preferiblemente próximas).
Después de atravesar el segundo motor 5, el gas de enfriamiento se envía al intercambiador de calor 9 aguas arriba por medio de la quinta tubería 7 para su enfriamiento antes de volver a la entrada 16 del primer compresor 1.
De este modo, en comparación con una solución en la que los dos motores 5, 6 se enfriarían en paralelo (por medio de dos flujos de gas de enfriamiento distintos procedentes de un compresor), la solución de acuerdo con la invención utiliza el mismo flujo de gas que se pone en circulación para enfriar dos motores (en serie en el circuito del gas de enfriamiento). Esto permite reducir a la mitad el caudal de gas de enfriamiento necesario.
De este modo, a la vez que su estructura es sencilla y económica, la invención permite un enfriamiento eficaz (térmica y energéticamente) de varios motores de un dispositivo de compresión.
Por supuesto, la invención no se limita al ejemplo de forma de realización descrito anteriormente.
De este modo, el gas utilizado para el enfriamiento de los motores se podría tomar de la salida de uno o más compresores distintos de la primera etapa de compresión. Además, el dispositivo podría comprender más de dos compresores y más de dos motores. Del mismo modo se podrían incluir en el dispositivo turbinas de expansión. Además, varias etapas de compresión podrían ser accionadas por un mismo motor.
Además, una o varias etapas de expansión (preferiblemente turbina(s) centrípeta(s)) se pueden montar en el mismo eje motor que uno o más compresores.
Además, se pueden omitir algunos o todos los órganos de enfriamiento 9, 13 (su uso permite mejorar el rendimiento del sistema, pero éstos últimos no son necesarios).
La(s) válvula(s) 8, 11 se puede(n) ajustar de forma ventajosa para controlar, por ejemplo, la temperatura de uno o varios motores y/o el caudal de enfriamiento y/o la temperatura del gas de enfriamiento.
Además, estos órganos de expansión 8, 11 pueden, si es necesario, enfriar el gas antes de su entrada en el motor o motores. Además, estos órganos de expansión 8, 11 se pueden reemplazar (o sustituir) por cualquier otro órgano deprimógeno tal como un orificio, una turbina o un tubo capilar, por ejemplo. De este modo, las válvulas 8, 11 se pueden sustituir por o asociar a una o más turbinas y/o tubos de Ranque (tubo Vortex). Del mismo modo, el órgano 8 se puede situar alternativamente en la segunda tubería 14, por ejemplo. Del mismo modo, el órgano 11 se puede situar alternativamente en la primera tubería 16, por ejemplo.
Además, se pueden utilizar juntas rotativas entre el(los) motor(es) 5, 6 y la(s) etapa(s) de compresión 1, 3 o la(s) etapa(s) de expansión, para que la presión en las cavidades del motor esté cerca de la presión más baja del compresor, es decir, la presión de entrada 13 del compresor. Esto tiene como consecuencia disminuir las pérdidas por rozamiento entre el rotor o los rotores y el gas, ya que estas pérdidas son proporcionales a la presión en la cavidad del motor. Las fugas recuperadas de la(s) junta(s) se añadirá(n) al caudal de gas de enfriamiento de la tercera tubería.
Según se muestra esquemáticamente en la figura 3, el dispositivo de compresión 18 puede formar parte de una máquina de refrigeración a baja temperatura, por ejemplo, comprendida entre -100 °C y -273 °C, y que comprende un circuito de trabajo 10 que contiene un fluido de trabajo, comprendiendo el circuito de trabajo un dispositivo de compresión centrífugo 18 y un dispositivo de enfriamiento y de expansión 19 del gas comprimido en el dispositivo de compresión 18.
El gas de trabajo puede comprender todos o parte de los siguientes: nitrógeno, helio, hidrógeno, neón, argón, monóxido de carbono, metano, criptón, xenón, etano, dióxido de carbono, propano, butano, oxígeno.
De acuerdo con otras posibles características:
• se puede proporcionar una tubería equipada con un sistema de válvulas que conecte la segunda tubería 14 y la cuarta tubería 12,
• el órgano de enfriamiento 2 se puede configurar para enfriar el gas a una temperatura más baja, por ejemplo 0 °C para mejorar el enfriamiento del motor,
• el órgano de enfriamiento 2, si es necesario, se puede disponer en la tercera tubería 10 (en lugar o además de la segunda tubería 14),
• el sentido de circulación del gas de enfriamiento se puede invertir (primero en el segundo motor 5 y, a continuación, en el primero 6),
• el dispositivo puede tener más de dos de estos motores enfriados de esta manera,
• el dispositivo puede tener varios compresores montados en un motor y una o más etapas de expansión en ese u otro motor,

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo para la compresión centrífuga de un gas de trabajo, en particular para una máquina de refrigeración, que comprende varios compresores centrífugos (1, 3) que forman varias etapas de compresión sucesivas y/o en paralelo y varios motores de accionamiento (5, 6) de los compresores (1,3), comprendiendo el dispositivo un circuito de gas que comprende una primera tubería de entrada (16) de gas a comprimir, conectada a una entrada de un primer compresor (1) para conducir el gas a comprimir al primer compresor (1), comprendiendo el circuito una segunda tubería (14) conectada a una salida de dicho primer compresor (1) para evacuar el gas comprimido en éste último, estando la segunda tubería (14) conectada a una entrada de un segundo compresor (3) para conducir el gas que ha sido comprimido en el primer compresor (1) al segundo compresor (3) con el fin de realizar una segunda compresión, comprendiendo el circuito una tercera tubería de enfriamiento (10) que tiene un extremo aguas arriba conectado a una salida de al menos uno de los compresores (1,3) y un extremo aguas abajo conectado a una entrada de al menos un primer motor (6) para transferir una fracción del gas comprimido en dicho compresor (1) a dicho al menos primer motor (6) con el fin de limitar su calentamiento, caracterizado por que el circuito comprende una cuarta tubería (12) que tiene un extremo aguas arriba conectado a una salida del primer motor (6) para recuperar el gas que ha circulado en el primer motor (6) y un extremo aguas abajo conectado a una entrada de un segundo motor (5) para transferirle el gas con el fin de limitar el calentamiento del segundo motor (5).
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la cuarta tubería (12) comprende un órgano de enfriamiento de gas (13) para enfriar el gas entre su salida del primer motor (6) y su entrada en el segundo motor (5).
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el circuito comprende una quinta tubería (7) que tiene un extremo aguas arriba conectado a una salida del segundo motor (5) para recuperar el gas que ha circulado en el segundo motor (5) y un extremo aguas abajo conectado a la entrada del primer compresor (1) con el fin de su compresión.
4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que la quinta tubería (7) comprende un órgano de enfriamiento del gas (9).
5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, caracterizado por que la cuarta tubería (12) tiene un segundo extremo aguas abajo conectado a la quinta tubería (7).
6. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que comprende un sistema de tuberías y válvulas (11) para distribuir las cantidades de gas de enfriamiento entre el primer motor (6) y el segundo motor (5).
7. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la segunda tubería (14) comprende un órgano de enfriamiento del gas (2).
8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que el órgano de enfriamiento (2) de la segunda tubería (14) comprende un intercambiador de calor enfriado por un fluido caloportador.
9. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que el circuito comprende un órgano de enfriamiento (4) del gas en una salida (15) del segundo compresor (3).
10. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la tercera tubería (10) comprende una válvula (8) de regulación del caudal del gas transferido al primer motor (6).
11. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que comprende al menos un motor que acciona uno o más compresores y al menos un motor acoplado a una o varias turbinas de expansión.
12. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que comprende una o varias juntas rotativas entre el motor o los motores (5, 6) y el compresor o los compresores (1, 3) o una o varias etapas de expansión para que la presión en las cavidades del motor o de los motores se aproxime a la presión más baja del compresor (1), es decir, la presión de entrada (13) del compresor (1).
13. Máquina de refrigeración a baja temperatura comprendida entre -100 °C y -273 °C que comprende un circuito de trabajo que contiene un fluido de trabajo, comprendiendo el circuito de trabajo un dispositivo de compresión centrífugo (18) y un dispositivo de enfriamiento y de expansión (19) del gas comprimido en el dispositivo de compresión (18), caracterizada por que el dispositivo de compresión (18) es de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
14. Método de compresión centrífuga de un gas de trabajo, en particular para una máquina de refrigeración, utilizando varios compresores centrífugos (1, 3) que forman varias etapas de compresión sucesivas y/o en paralelo y varios motores (5, 6) de accionamiento de los compresores (1, 3), siendo los compresores (1, 3) accionados en rotación directamente por los motores (5, 6), comprendiendo el método:
- una etapa de compresión de un gas de trabajo en un primer compresor (1) y, a continuación, en un segundo compresor (3) dispuestos en serie o en paralelo,
- una etapa de retirada de una fracción del gas comprimido que sale de al menos uno de los compresores (1) y de puesta en circulación de este gas retirado en un primer motor (6) con el fin de su enfriamiento, caracterizada porque comprende una etapa de enfriamiento del gas que ha servido para enfriar el primer motor (6) y, a continuación, una etapa de puesta en circulación de este gas enfriado en un segundo motor (5) con el fin su enfriamiento.
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