6.9. Центробежные силы

Центробежная сила (ЦбС) позволяет достраивать невепольные системы и надстраивать системы вепольные, не вводя при этом новых веществ и действуя на любые вещества, независимо от их природы.

ЦбС часто может быть получена «бесплатно» — за счет уже имеющихся в системе механических полей. Как, например, отделить пузырьки газа из струи жидкости? Или как отделить порошок из струи газа? В обоих случаях имеется поток вещества, нужно только закрутить его, и возникшая ЦбС  сама разделит вещества.

Поле ЦбС позволяет получать значительные усилия и дав­ления: для этого достаточно вращать систему или ее часть. Так, по а. с. 533454 во вращающемся шпинделе цанга сама зажимает деталь под действием ЦбС, а при остановке шпинделя отпускает ее. По а. с. 707688 избыточное давление на жидкий металл созда­ют вращением металла в тигле.

ЦбС зависит от расстояния до центра вращения, массы тела и скорости вращения. Параметры взаимосвязаны. На этом основано применение ЦбС в различного рода регуляторах и приборах. ЦбС легко поддается управлению. Отсюда обилие техни­ческих решений, основанных на изменении «дозирования» ЦбС путем изменения скорости вращения. Пример: «Способ центро­бежного литья чугунных труб, отличающийся тем, что с целью повышения качества отливаемых труб заливку раструбной части производят при скорости вращения изложницы в 1,2 — 1,8 раза больше скорости вращения изложницы во время заливки стволь­ной части» (а. с. 789226).

Вращающаяся жидкость давит на стенки сосуда. Но если использовать две жидкости с разными удельными весами, можно создать систему, в которой разность двух центробежных сил на­правлена от стенок к оси вращения (а. с. 643776).

Раскрученная в сосуде жидкость под действием ЦбС поднимается вдоль его стенок, образуя параболический мениск. По а. с. 282450 это явление использовано для получения изделий с па­раболической поверхностью: «…в качестве формовочного материа­ла используют жидкость с большим удельным весом, на которую наносят жидкость с меньшим удельным весом, затвердевающую при вращении».

Как регулировать напор жидкого металла, вытекающего из отверстия в дне тигля? Один из способов такой регулировки состоит во вращении расплава: в зависимости от скорости враще­ния меняется высота расплава над отверстием и, следовательно, изменяется гидростатический напор (а. с. 275331).

Винт, размещен­ный под водой на глубине 1 — 2 м, создаст искусст­венную воронку, в кото­рую стекает нефть, пла­вающая по поверхности (а. с. 268277).

Итак, раскручи­ваемая в сосуде жидкость изгибается и наползает на стенки. Увеличим ско­рость вращения. Что бу­дет, если жидкость до­ползет до края стенок? Ответ очевиден: вырвав­шаяся на свободу жид­кость раздробится на капли. В а. с. 531635 это явление использовано для охлаждения металла.

Патент Франции 1551368 предлагает способ получения металлических шариков. В расплавленный металл опускают полый шпин­дель. При вращении шпинделя расплав под действием центробежной силы поднимается по внутренней полости, про­ходит в наклонные кана­лы и выбрасывается на­ружу в виде тонких стру­ек, тут же распадающих­ся на сферические капли, застывающие в шарики, дробинки. Меняя глуби­ну погружения шпинделя, скорость вращения и се­чение наклонных каналов, можно получать шарики различных размеров.

Итак, ЦбС можно применить:

· для создания усилий, давлений, деформаций;

· измерения усилий, регулировки и изменения скорости вращения;

· управления формой поверхности жидкости, регулирования гидростатического напора;

· получения тел сферической формы (шариков, дробинок и т. д.)

· перемещения жидкостей;

· разделения смесей, смешивания.