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.