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Le présent brevet a pour objet un hydro-moteur permettant de transformer en énergie motrice un déséquilibre provoqué entre les forces dûes auxpressions exercées par les hauteurs de charge différentes de deux colonnes liquides communicantes, sur une cuve-flotteur immergée.
L'hydro-moteur ainsi envisagé est destiné à transformer en éner- gie motrice les forces agissantes dûes au déséquilibre provoqué.
Il comporte deux cuves fermées remplies complètement d'un liqui- de par exemple de l'eau, pourvues chacune d'une part d'une tubulure équi- pée d'un obturateur commandé de l'extérieur permettant de placer la cuve envisagée en communication avec l'atmosphère, d'autre part d'une autre tubulure dite tubulure d'admission également équipée d'un obturateur dit d'admission, commandé de l'extérieur et prolongée vers le bas dans l'in- térieur de la cuve et dans le haut par une tuyauterie de hauteur voulue renfermant une colonne de liquide en charge en communication avec l'atmo- sphère constituant ainsi le siège d'une énergie potentielle (poids) de ma- nière que les phases d'ouverture et de fermeture des obturateurs envisa- gés pour chaque cuve, alterne,nt en sens inverse l'un par rapport à l'autre.
Dans le liquide de chaque cuve est disposé une cuve-flotteur de forme appropriée, de même poids et de même volume qui travailleront toutes deux en force ascensionnelle mais l'une contre l'autre par suite de leur liaison mécanique avec un dispositif extérieur approprié tel que par exem- ple un dispositif (bielle-manivelle) solidaire d'un arbre moteur.
Lorsqu'à une des cuves, l'obturateur d'admission est ouvert et l'autre obturateur est fermé à la pression atmosphérique, de la hauteur de la cuve, dans l'autre cuve l'obturateur d'admission est fermé et l'au- tre obturateur est ouvert à la pression atmosphérique de la hauteur de la cuve.
La colonne liquide en charge à la pression atmosphérique, libérée brusquement par l'ouverture de l'obturateur d'admission dans le sein de la première cuve, y provoquera un déséquilibre momentané des forces de pres- sion hydraulique qui fera perdre à la cuve -flotteur une partie de sa for- ce ascensionnelle, force qui sera récupérée instantanément par la cuve- flotteur se trouvant dans l'autre cuve où l'obturateur d'admission est fer- mé et l'autre obturateur ouvert à la pression atmosphérique de la hauteur de la cuve,
Il y aura déséquilibre de force : la deuxième cuve entraînera la première en descente ce qui se traduit par exemple par un mouvement rota- tif de l'arbre moteur, d'un dispositif extérieur approprié.
Le cycle moteur se renouvellera par réactions successives d'une cuve à l'autre à chaque passage des cuves-flotteurs au point mort haut pour finalement amener la rotation continue de l'arbre moteur résultant de la récupération et de la transformation en énergie motrice de l'énergie méca- nique provoquée par le déséquilibre, lui-même provoqué par la différence des forces de pression atmosphérique des hauteurs de charge agissant sur deux colonnes liquides communicantes, de hauteurs différentes.
Afin de mieux faire comprendre l'exposé ci-dessus, les dessins annexés représentent à titre explicatif de l'objet de l'invention, deux réa- lisations schématiques d'un hydro-moteur.
A cet effet, la Fig.l représente une coupe schématique en éléva- tion dans l'exécution d'un hydro-moteur de construction simple où l'arbre moteur reçoit du dispositif extérieur approprié, dans l'exemple un balan- cier, des déplacements de sens angulaire alternativement de sens contraire.
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La Fig.2 représente une coupe schématique analogue à la Fig.1 dans l'exécution d'un hydro-moteur où l'arbre moteur est sollicité par un autre dispositif (bielles et manivelles) amenant une rotation continue de l'arbre moteur.
En se reportant à la Fig.l, l'appareil se compose de deux cuves 1 et lA dont les dispositifs seront les mêmes.
La cuve 1 entièrement fermée est pourvue à sa face supérieure, d'une part d'une tubulure d'amenée de la surpression 2 dont une partie descendra dans la cuve 1 et dont l'autre partie se prolongera vers le des- sus d'une hauteur voulue, cette tubulure est munie d'un obturateur 3;d'au- tre part d'une tubulure 4 qui servira à la détente de la pression dans la cuve 1, cette tubulure est également munie d'un obturateur 5.
Dans l'intérieur de la cuve 1, est logée une cuve 6 dans laquel- le sera adaptée une seconde cuve 7 de manière à former une chambre d'air hermétique. Cet assemblage fera office de cuve-flotteur.
Une tige 8 est fixée au centre du fond de la cuve-flotteur et sortira par le fond de la cuve 1 par une ouverture étanche. Les deux cu- ves 1 et 1A seront raccordées par leur tige respective 8 aux extrémités d'un balancier 9 qui aura comme point d'attache oscillant un axe 10, fai- sant office d'arbre moteur. Ces deux cuves 1 et lA sont complètement rem- plies de liquide et les cuves-flotteurs 6 - 7, 6A - 7A, sont équilibrées.
Ces dernières travailleront chacune en force ascensionnelle, mais l'une contre l'autre, par suite de leur liaison mécanique, suite au raccordement des deux tiges au balancier 9.
Le fonctionnement de l'appareil suivant la Fig. 1, se comprend comme suit ;
On notera que le prolongement de la tubulure 2 descend dans le fond de la cuve-flotteur de la cuve 1, qui est au point mort haut. Le fond de la cuve-flotteur supporte une hauteur de charge. Si par le prolongement de 2 à hauteur voulue, on amène brusquement par l'ouverture de son obtura- teur 3 une surpression qui sera fonction de cette hauteur, celle-ci va tra- vailler dans le sein d'une masse liquide. Au moment de l'arrivée de cette surpression, la rencontre provoquée de la surcharge avec la charge se trou- vant dans le fond de la cuve-flotteur provoquera un déséquilibre momenta- né des pressions hydrauliques.
Ce dés-équilibre détruira l'égalité des pres- sions agissant sur les fonds intérieur et extérieur de la cuve-flotteur, en enlevant à celle-ci une partie de sa force ascensionnelle. Cela provo- quera une rupture d'équilibre de forces sùr les bras, par exemple d'un balancier où les deux cuves-flotteurs travaillaient l'une contre l'autre avec la même force ascensionnelle. Il est certain que, avant que ne soit rétabli cet équilibre, la surpression aura dû prendre appui sur le fond de la cuve-flotteur et aura produit à cet endroit un déséquilibre des pres- sions dans la cuve 1. La surpression brusque n'agira pas en force directe, mais rendra au deuxième flotteur la force ascensionnelle que le premier aura perdu par le déséquilibre des pressions hydrauliques.
Au moment où la surpression arrivait dans la cuve 1, la cuve lA était à la pression atmosphérique de la hauteur de cette cuve. La même opération peut recom- mencer dans l'autre cuve, après que l'équilibre des pressions aura été ré- tabli à la hauteur atmosphérique de la cuve 1 par la fermeture de l'obtu- rateur 3 et l'ouverture de l'obturateur 5. Ce déséquilibre des pressions provoqué sur le fond des cuves-flotteurs par le jeu d'ouverture et de fer- meture des obturateurs aura pour résultat de détruire une partie des for- ces ascensionnelles d'une cuve-flotteur et de rendre automatiquement la faculté à l'autre cuve-flotteur de récupérer cette force, par le moyen du
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dispositif extérieur envisagé, traduite en déplacements angulaires de l'ar- bre moteur 10, conséquemment en une force motrice utilisable.
L'appareil hydro-moteur représenté à la Fig.2, est composé comme ci-dessus, d'une cuve 1 et d'une cuve 1A, des cuves-flotteurs 6 - 7 et 6A - 7A portant en 7b des pivots sur lesquels sont articulés les extrémi- mités de bielles 70, articulées d'autre part aux manetons 11a des ville- brequins d'un arbre 11 passant au travers des boîtes à bourrage 12 respecti- vement 13 disposées sur les cuves 1 respectivement lA.
L'arbre 11 est pourvu d'un volant poulie 14 et d'une transmission 15 qui par l'arbre 16 transmet le mouvement à une autre transmission 17 dont l'arbre 18 commande les obturateurs 3 - 3A et 5 - 5A, montés sur les tubulures 2 - 2A, 4 - 4A des cuves 1 - 1A
Le fonctionnement de cet appareil est équivalent au précédent et se comprend comme suit :
Les cuves-flotteurs 6 - 6A et 7 - 7A seront maintenues en équili- bre, mais elles travailleront l'une contre l'autre dans le sens contraire de la pesanteuro Les obturateurs 2 - 2A, 5 - 5A seront commandés par l'ar- bre 17 et synchronisés de façon que, au premier effet, qui sera la descen- te de la cuve-flotteur 6, 7 et la montée de la cuve-flotteur 6A, 7A, l'ob- turateur 3 sera ouvert et l'obturateur 5 fermé, tandis que 3A sera fermé et 5A ouvert.
Dans le deuxième effet, il y aura la montée de la cuve-flot- teur 6 - 7 et la descente de la cuve-flotteur 6A - 7A, l'ouverture et la fermeture des obturateurs se faisant dans l'autre sens. Les obturateurs 3 et 3A servent à laisser entrer la surpression et 5 et 5A permettent la détente de la surpression après la fermeture des obturateurs d'arrivée.
Dans le premier effet, le fond de la cuve-flotteur 6 - 7 subira la pres- sion de la hauteur de charge de la colonne 2, tandis que le fond de la ou- ve-flotteur 6A - 7A ne subira que la pression de la hauteur de charge siè- geant dans la cuve lA. Le deuxième effet, verra la situation opposée.
La commande des obturateurs sera établie pour avoir une ouverture et une fermeture brusque à chaque point mort haut et bas, avecurnrègalge éventuel à l'admissiono Au moment où chaque flotteur passera au point mort haut, la surpression de la colonne de charge 2 ou 2A viendra détruire en partie l'équilibre statique et de ce fait, une partie de la force asoensionnelle de la cuve-flotteur en jeu qui sera tirée vers le bas par le flotteur tra- vaillant en sens inverse, aura conservé elle-même toute sa force ascension- nellea Au point mort bas, la surpression de la colonne de charge en 2 ou 2A étant supprimée, la cuve-flotteur envisagée sera remise à la pression atmosphérique et l'équilibre statique rétabli.
A ce moment, la cuve-flot- teur 6 - 7 ou 6A - 7A, qui se trouvera au point mort haut, recommencera le même travail. On aura donc deux cycles de travail par tour.
REMARQUES.- La force motrice sera en rapport avec les dimensions que l'on donnera à cet appareil, c'est-à-dire hauteur et section de la colonne de charge 2 - 2A ou charge provoquée, hauteur des cuves-flotteurs-, 6 - 7., 6A - 7A, dimensions-'.des flotteurs, course 'et vitesse.,.que cette réa- lisation permettra d'obtenir.
On pourra augmenter le décalage des forces de pression dues aux hauteurs de charge, en augmentant la hauteur de charge à l'intérieur des cuves-flotteurs:
1.- en augmentant la hauteur de charge à l'intérieur des cuves- flotteurs, la hauteur de surpression sera augmentée dans les mêmes propor- tions.
2,- en faisant intervenir le principe du paradoxe hydrostatique,
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c'est-à-dire en augmentant la hauteur des tubulures de dépression 4 et 4A et en augmentant proportionnellement les tubulures de surpression 2 et 2A ainsi que la position des obturateurso
Par ces moyens, la surpression rencontrera plus de résistance pour rétablir l'équilibre des pressions statiques dans la cuve 1 ou lA.
Au moment de son arrivée brusque dans le fond des cuves-flotteurs, le déséquilibre produit sera en rapport avec cette résistance et sera re- transmis automatiquement à la cuve-flotteur travaillant en sens contraire.
3.- en utilisant des pressions ou des surpressions préalablement établies.
Il va de soi que les dimensions de l'hydro-moteur et des éléments servant à son organisation, de même que le dispositif extérieur asservi aux cuves-flotteurs pourront varier comme il convient pour répondre à l'objet du brevet décrit ci-dessus.
La commande et le genre des obturateurs seront également choisis pour réaliser l'hydro-moteur dans les meilleures conditions de fonctionne- ment.
En résumé, il faut considérer comme rentrant dans le cadre du do- maine du présent brevet un hydro-moteur, caractérisé par ce qui suit.
REVENDICATIONS.
1) Hydro-moteur fonctionnant par la rupture d'équilibre de colon- nes liquides de hauteurs de charge différentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux cuves fermées remplies complètement d'un liquide par exemple de l'eau, pourvues chacune d'une part d'une tubulure équipée d'un obturateur commandé de l'extérieur, permettant de placer la cuve envisagée en communication avec l'atmosphère, d'autre part d'une autre tubulure dite tubulure d'admission également équipée d'un obturateur dit d'admission, commandé de l'extérieur et prolongée vers le bas dans l'intérieur de la cuve et dans le haut par une tuyauterie de hauteur voulue renfermant une colonne de liquide en charge en communication avec l'atmosphère constituant ainsi le siège d'une énergie potentielle (poids),
de manière que les pha- ses d'ouverture et de fermeture des obturateurs envisagés pour chaque cu- ve, alternent en sens inverse l'une par rapport à l'autre et en ce que dans le liquide de chaque cuve est disposé en équilibre un solide de forme ap- propriée en l'espèce une cuve-flotteur en liaison mécanique avec un dispo- sitif extérieur approprié solidaire d'un arbre moteur en sorte que, lors- qu'à une des cuves, son obturateur d'admission est ouvert et son autre obtu- rateur est fermé à la pression atmosphérique, tandis que dans l'autre cu- ve, son obturateur d'admission est fermé et son autre obturateur est ou- vert à la pression atmosphérique, l'énergie potentielle de la colonne de liquide en charge libérée dans la première cuve par l'ouverture de son obtu- rateur d'admission, peut agir sur le solide (cuve-flotteur)
et en provoquer au sein du liquide sa descente, ce qui se traduit par un déplacement en sens rotatif de l'arbre moteur qui effectue simultanément la remonte du solide (cuve-flotteur) se trouvant dans l'autre cuve où son obturateur d'admission est fermé et l'autre obturateur ouvert à la pression atmosphérique, en exer- çant une traction vers le bas du premier solide, le cycle moteur se renou- velant successivement d'une cuve à l'autre pour finalement amener la rota- tion continue ou discontinue de l'arbre moteur.
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The present patent relates to a hydro-motor making it possible to transform into motive energy an imbalance caused between the forces due to the pressures exerted by the different head heights of two communicating liquid columns, on a submerged float tank.
The hydro-motor thus envisaged is intended to transform the acting forces due to the resulting imbalance into motive energy.
It comprises two closed tanks completely filled with a liquid, for example water, each provided on the one hand with a pipe fitted with a shutter controlled from the outside making it possible to place the envisaged tank in communication. with the atmosphere, on the other hand from another pipe called the intake manifold also fitted with a so-called intake shutter, controlled from the outside and extended downwards into the interior of the tank and at the top by a pipe of the desired height enclosing a column of liquid in charge in communication with the atmosphere thus constituting the seat of a potential energy (weight) so that the phases of opening and closing of the shutters envisaged for each tank, alternate in opposite directions with respect to each other.
In the liquid of each tank is placed a tank-float of appropriate shape, of the same weight and of the same volume which will both work in upward force but against each other as a result of their mechanical connection with an appropriate external device such as as for example a device (connecting rod-crank) secured to a motor shaft.
When at one of the tanks, the intake shutter is open and the other shutter is closed at atmospheric pressure, from the height of the tank, in the other tank the intake shutter is closed and the the other shutter is open to atmospheric pressure from the height of the tank.
The liquid column under load at atmospheric pressure, suddenly released by the opening of the admission shutter in the bosom of the first tank, will cause there a momentary imbalance of the hydraulic pressure forces which will cause the tank to lose - float part of its upward force, force which will be instantly recovered by the float tank located in the other tank where the intake shutter is closed and the other shutter open to atmospheric pressure from the height of the tank,
There will be an imbalance of force: the second tank will cause the first to descend, which for example results in a rotary movement of the motor shaft, of an appropriate external device.
The engine cycle will be renewed by successive reactions from one tank to another on each passage of the float tanks at top dead center to finally bring about the continuous rotation of the motor shaft resulting from the recovery and conversion into driving energy of the mechanical energy caused by the imbalance, itself caused by the difference in atmospheric pressure forces of the charge heights acting on two communicating liquid columns, of different heights.
In order to better understand the above description, the appended drawings represent, by way of explanation of the subject of the invention, two schematic embodiments of a hydro-engine.
To this end, Fig. 1 shows a schematic sectional elevation in the execution of a hydro-motor of simple construction where the motor shaft receives from the appropriate external device, in the example a balancer, displacements of angular direction alternately of opposite direction.
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Fig.2 shows a schematic section similar to Fig.1 in the execution of a hydro-motor where the motor shaft is requested by another device (connecting rods and cranks) causing a continuous rotation of the motor shaft.
Referring to Fig.l, the apparatus consists of two tanks 1 and lA whose devices will be the same.
The fully closed vessel 1 is provided on its upper face, on the one hand with a supply pipe for the overpressure 2, one part of which will descend into the vessel 1 and the other part of which will extend towards the top. a desired height, this tubing is provided with an obturator 3; on the other hand a tubing 4 which will serve to relieve the pressure in the tank 1, this tubing is also provided with an obturator 5.
In the interior of the tank 1, there is housed a tank 6 in which a second tank 7 will be fitted so as to form a hermetic air chamber. This assembly will act as a float tank.
A rod 8 is fixed to the center of the bottom of the float tank and will exit from the bottom of the tank 1 through a sealed opening. The two tanks 1 and 1A will be connected by their respective rod 8 to the ends of a balance 9 which will have as an oscillating attachment point an axis 10, acting as a motor shaft. These two tanks 1 and 1A are completely filled with liquid and the float tanks 6 - 7, 6A - 7A, are balanced.
The latter will each work in ascending force, but against each other, as a result of their mechanical connection, following the connection of the two rods to the balance 9.
The operation of the apparatus according to FIG. 1, is understood as follows;
It will be noted that the extension of the pipe 2 descends into the bottom of the tank-float of the tank 1, which is at top dead center. The bottom of the float tank supports a load height. If, by extending 2 to the desired height, an overpressure which will be a function of this height is suddenly brought through the opening of its shutter 3, the latter will work in the bosom of a liquid mass. When this overpressure arrives, the provoked encounter of the overload with the charge in the bottom of the float tank will cause a momentary imbalance of the hydraulic pressures.
This imbalance will destroy the equality of the pressures acting on the interior and exterior bottoms of the float-tank, by removing part of its upward force from the latter. This will cause a break in the balance of forces on the arms, for example of a balance where the two float-tanks were working against each other with the same upward force. It is certain that, before this equilibrium is re-established, the overpressure must have rested on the bottom of the float tank and will have produced at this point an imbalance of the pressures in the tank 1. The sudden overpressure will not act. not in direct force, but will return to the second float the upward force that the first will have lost by the imbalance of the hydraulic pressures.
At the moment when the overpressure reached the tank 1, the tank 1A was at atmospheric pressure for the height of this tank. The same operation can be started again in the other tank, after the pressure equilibrium has been re-established at the atmospheric height of the tank 1 by closing the shutter 3 and opening the valve. shutter 5. This imbalance of the pressures caused on the bottom of the float-tanks by the opening and closing play of the shutters will result in destroying part of the upward forces of a float-tank and automatically rendering the ability for the other float tank to recover this force, by means of the
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external device envisaged, translated into angular displacements of the motor shaft 10, consequently into a usable driving force.
The hydro-motor device shown in Fig. 2, is composed as above, of a tank 1 and a tank 1A, float tanks 6 - 7 and 6A - 7A bearing at 7b the pivots on which The ends of connecting rods 70 are articulated, on the other hand articulated to the crankpins 11a of the crankpins of a shaft 11 passing through the stuffing boxes 12 respectively 13 arranged on the tanks 1 respectively 1A.
The shaft 11 is provided with a pulley flywheel 14 and a transmission 15 which through the shaft 16 transmits the movement to another transmission 17 whose shaft 18 controls the shutters 3 - 3A and 5 - 5A, mounted on pipes 2 - 2A, 4 - 4A of tanks 1 - 1A
The operation of this device is equivalent to the previous one and is understood as follows:
The float tanks 6 - 6A and 7 - 7A will be kept in equilibrium, but they will work against each other in the opposite direction of gravity euro The shutters 2 - 2A, 5 - 5A will be controlled by the ar - bre 17 and synchronized so that, at the first effect, which will be the descent of the float tank 6, 7 and the rise of the float tank 6A, 7A, the shutter 3 will be open and the shutter 5 closed, while 3A will be closed and 5A open.
In the second effect, there will be the rise of the float tank 6 - 7 and the descent of the float tank 6A - 7A, the opening and closing of the shutters being done in the other direction. The shutters 3 and 3A are used to let in the overpressure and 5 and 5A allow the overpressure to be relieved after the closing of the inlet valves.
In the first effect, the bottom of the float chamber 6 - 7 will undergo the pressure of the head of column 2, while the bottom of the float opener 6A - 7A will only undergo the pressure of the load height sitting in the tank 1A. The second effect, will see the opposite situation.
The shutters command will be established to have an abrupt opening and closing at each top and bottom dead center, with possible adjustment at the inlet o When each float passes to top dead center, the overpressure of the load column 2 or 2A will come partially destroy the static equilibrium and as a result, part of the asoensional force of the float-tank in play which will be pulled down by the float working in the opposite direction, will itself have retained all its ascending force - nellea At bottom dead center, the overpressure of the load column at 2 or 2A being removed, the planned float tank will be brought back to atmospheric pressure and the static equilibrium restored.
At this moment, the float vessel 6 - 7 or 6A - 7A, which will be at top dead center, will start the same work again. We will therefore have two work cycles per revolution.
NOTES.- The driving force will be in relation to the dimensions that will be given to this device, that is to say height and section of the load column 2 - 2A or induced load, height of the tanks-floats-, 6 - 7., 6A - 7A, dimensions - '. Of the floats, stroke' and speed.,. That this realization will allow to obtain.
The offset of the pressure forces due to the load heights can be increased by increasing the load height inside the float tanks:
1.- by increasing the load height inside the float tanks, the overpressure height will be increased in the same proportions.
2, - by using the principle of the hydrostatic paradox,
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i.e. by increasing the height of the vacuum tubes 4 and 4A and by proportionally increasing the pressure tubes 2 and 2A as well as the position of the shutters.
By these means, the overpressure will meet more resistance to re-establish the equilibrium of the static pressures in the tank 1 or 1A.
At the moment of its sudden arrival at the bottom of the float tanks, the imbalance produced will be related to this resistance and will be automatically transmitted to the float tank working in the opposite direction.
3.- using previously established pressures or overpressures.
It goes without saying that the dimensions of the hydro-motor and of the elements used for its organization, as well as the external device slaved to the float-tanks may vary as appropriate to meet the object of the patent described above.
The order and type of shutters will also be chosen in order to achieve the hydro-motor in the best operating conditions.
In summary, a hydro-motor, characterized by the following, must be considered as coming within the scope of the field of the present patent.
CLAIMS.
1) Hydro-motor operating by breaking the balance of liquid columns of different charge heights, characterized in that it comprises at least two closed tanks completely filled with a liquid, for example water, each provided on the one hand with a pipe fitted with a shutter controlled from the outside, making it possible to place the envisaged tank in communication with the atmosphere, on the other hand with another pipe called the intake manifold also fitted with a so-called admission shutter, controlled from the outside and extended downwards into the interior of the tank and at the top by a pipe of the desired height enclosing a column of liquid in charge in communication with the atmosphere thus constituting the seat of potential energy (weight),
in such a way that the phases of opening and closing of the shutters envisaged for each tank, alternate in opposite directions with respect to each other and in that in the liquid of each tank a solid form suitable in this case a tank-float in mechanical connection with an appropriate external device secured to a drive shaft so that, when at one of the tanks, its intake shutter is open and its other shutter is closed at atmospheric pressure, while in the other tank, its intake shutter is closed and its other shutter is open at atmospheric pressure, the potential energy of the column of liquid in charge released in the first tank by the opening of its inlet valve, can act on the solid (tank-float)
and cause it to descend within the liquid, which results in a rotary displacement of the motor shaft which simultaneously carries out the ascent of the solid (float-tank) located in the other tank where its intake shutter is closed and the other shutter open to atmospheric pressure, by exerting a downward traction on the first solid, the motor cycle being repeated successively from one tank to another to finally bring about the continuous rotation or discontinuous of the motor shaft.