Het Thermotechnisch Instituut maakt deel uit van het complex de Speciale Scholen voor Ingenieurs, gelegen in de zuidwestelijke hoek van het Arenbergpark. Het werd tussen 1925 en 1931 opgetrokken naar ontwerp van architect Emile Goethals (1855-1918). Bezielers professoren Paul Daubresse en Albert Coppens bouwden er een educatief laboratorium uit voor de ingenieursstudenten met allerhande motoren, machines en toebehoren.

Historiek

Toen het 'Institut Electromécanique' van de KU Leuven in 1901 haar deuren opende, was het de bedoeling om een moderne opleiding te verschaffen aan de nieuwe studierichting van 'ingénieur électricien'. Dit voormalige instituut, gelegen in de Vlamingenstraat, bevatte een groot aantal nieuwe elektrische machines wat in de lijn lag van de toenmalige opkomst van de centrale productie en distributie van elektriciteit. In de machinezaal stonden een kleine vijftien pk Bollinckx stoommachine van het type Rider en een grote 25 pk Crossley gasmotor. Dat deze uitrusting niet voldoende was voor de vorming van de 'ingénieur électricien-mécanicien', een diploma dat voor het eerst als aanvullende graad in 1901 werd uitgereikt, liet zich merken. Niettegenstaande de opkomst van krachtige elektromotoren, aangedreven door externe elektriciteitsvoorziening, was de stoommachine nog steeds het werkpaard bij uitstek voor de mechanische aandrijving van locomotieven, drijfassen voor weeftoestellen en werkateliers, lieren voor mijnliften, ... Bovendien maakte de inwendige verbrandingsmotor vanaf de eeuwwisseling sterke opgang in de industrie en het transport. In vergelijking met buitenlandse universiteiten stond de Leuvense universiteit ver achter in het praktisch onderwijs van de stoommachine en de nieuwe inwendige verbrandingsmotoren.

Het was dan ook de 'Union des Ingénieurs sortis des Écoles Speciales de Louvain' (UILv) die, bij monde van de toenmalige voorzitter Frans Timmermans, naar aanleiding van de hervorming van het hoger technisch onderwijs, in 1910 het idee lanceerde bij de pas aangestelde rector Ladeuze om een groot, nieuw instituut met laboratoria op te richten in Leuven. Als locatie werd onder andere gedacht aan het gewezen militair oefenterrein aan de Tiense Poort, waar later de Philips-fabrieken zouden komen. Omwille van financiële redenen was het initiatief tegen 1914 wel wat bescheidener van opzet geworden en zou het in feite neerkomen op slechts een verbouwing van het instituut in de Vlamingenstraat. De komst van de oorlog was echter verantwoordelijk voor een eerste uitstel.

De Grote Oorlog bracht veel leed over de universiteit maar creëerde ook nieuwe perspectieven. In 1916 kreeg de universiteit voor het eerst uitzicht op de verwerving van het landgoed van de hertog van Arenberg met kasteel en park te Heverlee, en toen de universiteit in 1921 de eigendom over het kasteel en vijftien hectare van het omliggende park verwierf, was voor de Unie het pleit beslecht. In het park, op de campus die later 'campus Arenberg' genoemd werd, zouden de nieuwe instituten van de exacte wetenschappen gegroepeerd worden. Tijdens de viering van het vijftigjarige bestaan van de Unie, op zaterdag 11 november 1922, werd de eerste steen gelegd, terwijl bouwkundige plannen voor de nieuwe instituten nog niet bestonden.

Met de bouwwerken zou pas worden gestart begin 1926. De voornaamste reden voor dit uitstel was van financiële aard. De oprichting van de Speciale Scholen voor Ingenieurs in Heverlee was immers maar één van de vele projecten die de universiteit na de oorlog op stapel zette.

Het ontwerp voor de bouw van de Speciale Scholen werd toevertrouwd aan Emile Goethals, die in 1908 het diploma van ingenieur-architect aan de universiteit van Leuven behaalde en stage liep bij zijn vader, Jules Goethals (1855-1918). In 1918 volgde Goethals Vincent Lenertz (1864-1914) op in het atelier van de 'grafische werken' aan de Speciale Scholen voor Ingenieurs van de KU Leuven.

Emile Goethals kreeg begin 1925 de opdracht tot het tekenen van de plannen voor de gebouwen van de Speciale Scholen te Heverlee. De uitbesteding der werken volgde later dat jaar en de opening van deze nieuwe instituten werd voorzien voor het academiejaar 1926-27. Opnieuw kwam er uitstel, onder andere door onenigheid omtrent allerlei bouwkundige details tussen ingenieur Jules Vuylsteke, toenmalig voorzitter van de UILv en kanunnik Jan Janssen (1873-1932), inspecteur van de gebouwen. De industrieel Vuylsteke lanceerde in het najaar van 1925, in het maandblad van de UILv, een oproep voor materiële steun (bakstenen, cement, betonijzer...) en voor nieuwe financiële giften. Uiteindelijk kwam er maar schot in het project toen, onder impuls van de kapitaalkrachtige Graaf Eugène de Grunne, de vzw 'Cité Universitaire d'Héverlé, Groupement auxiliaire de l'Université de Louvain' werd opgericht, in het voorjaar van 1926. Graaf de Grunne werd hiertoe verzocht door de Hertog van Arenberg met het oog op een snelle verkoop van het ganse landgoed. Tal van prominenten uit de industrie sloten zich van bij het begin aan en de vzw wist in een mum van tijd de resterende 60 hectare van het park aan te kopen, waaronder de plaats waar de nieuwe instituten zouden worden gebouwd. In het najaar van 1926 konden dan ook de machines en de stoomketel voor het nieuwe Instituut voor Thermotechniek worden besteld.

De grote opening vond plaats tijdens de uitgestelde viering van het vijfhonderdjarig bestaan van de KU Leuven op dinsdag 28 juni 1927. De grondwerken aan de nieuwe instituten toen pas waren gestart. Uiteindelijk openden het huidige gebouw van het departement Metaalkunde en Toegepaste Materiaalkunde (straatzijde) en het daarachter gelegen Thermotechnisch Instituut, herkenbaar door zijn hoge schoorsteen, hun deuren pas bij de opening van het academiejaar in oktober 1931.

Bezielers van het Instituut, de professoren Paul Daubresse (1872-1957) en Albert Coppens (1885-1966), hadden met een goede keuze van machines een laboratorium gecreëerd voor talrijke generaties van ingenieursstudenten.

De voornaamste nieuw aangekochte machines voor het instituut waren een grote duplex stoommachine 'Compound Jumelle', van 170 pk (kostprijs 111.000 Belgische frank) en een gasmotor van 25 pk (kostprijs 33.000 Belgische frank), allebei van Les Nouvelles Usines Bollinckx uit Buizingen, een stoomturbine van 150 pk van 'Les Ateliers de Construction de la Meuse' uit Sclessin, en verder een gemetselde stoomketel met economiser en oververhitter van Jos Mathot et Fils uit Chenée. De Semifix (een semi-verplaatsbare stoommachine) van Tube de la Meuse was een gift, alsook de Winterthur compressor. De stoomturbine is later met de splitsing van de universiteit verhuisd naar de Université Catholique in Louvain-la-Neuve. De kleine Rider stoommachine van Bollinckx is later van het 'Institut Electromécanique' in de Vlamingenstraat naar het Thermotechnisch Instituut verhuisd. Deze machine dateert van 1901. De drie zuigermachines, de grote stoommachine, de kleine stoommachine en de later naar dieselwerking omgevormde gasmotor, liggen naast elkaar op een rij. Zij hebben allen liggende cilinders met zuigers die via een kruk-en-drijfstangmechanisme een groot vliegwiel aandrijven op lage snelheid. In 1972 werd voor het laatst een practicum op de grote stoommachine gehouden. Ook de grote stoomketel werd in dat jaar buiten dienst gesteld en vervangen door een moderne stoomketel.

Het Instituut kreeg ook later nog giften, zoals een Whittle W2-700 straalmotor (eerste straalmotor op het Europese vasteland) in 1947 en een nieuwe straalmotor Rolls-Royce Derwent VIII in 1954. De proef op deze laatste straalmotoren groeide onder impuls van Albert Copper en later van Theo Van der Waeteren uit tot een klassieker onder de practica voor de ingenieursstudenten.

(bron: VAN DEN BULCK E. 2001: Het Thermotechnisch Instituut, VILV-blad.)

Beschrijving

Exterieur

Het Thermotechnisch Instituut maakt deel uit van het complex de Speciale Scholen voor Ingenieurs, gelegen in de zuidwestelijke hoek van het Arenbergpark, aan de kruising van de Willem de Croÿlaan en de Celestijnenlaan. De site is van de de Croÿlaan afgesloten door middel van een bakstenen muurtje met dito pijlers en een eenvoudig ijzeren hekwerk en door enkele eenlaagse gebouwen. De vleugel van het Thermotechnisch Instituut en het laboratorium Voertuigtechnologie en Lichtgewichtconstructies (labo V&L) zijn parallel met de de Croÿlaan ingeplant en worden optisch verbonden met het hoofdgebouw van het departement Materiaalkunde en Toegepaste Metaalkunde (MTM) door de L-vormige vleugel van het departement Bouwkunde. Recentelijk werd op een gedeelte van de vrije zone tussen het departement MTM en het Thermotechnisch Instituut een éénlaagse uitbreiding gerealiseerd.

Het Thermotechnisch Instituut en het laboratorium Voertuigtechnologie en Lichtgewicht-constructies is ondergebracht in een tweelaags gebouw, oorspronkelijk op nagenoeg rechthoekige plattegrond, met een betonnen structuur, een breukstenen plint en een rood bakstenen parement. Het geheel is afgedekt door middel van een plat dak (labo V&L) en een rood pannen zadeldak (Thermotechnisch Instituut). Het gebouw is opgetrokken in functionele, industriële stijl, met verwijzingen naar het modernisme en de art deco, en wordt gekenmerkt door grote vensterpartijen met roedeverdeling in houten, betonnen en metalen ramen. Een dubbele deur onder opschrijft "Thermotech" duidt de toegang tot het instituut aan. Typerend voor het Thermotechnisch Instituut zijn de grote schoorsteen met brede, zeszijdige basis en geringde, bakstenen schacht die torenhoog boven de gebouwen uitsteekt, de sterk verticaal gelede gevels met naar de art déco verwijzende getrapte pilasters onder de ver uitkragende, betonnen dakrand, en de veelheid aan bakstenen schouwen op het dak.

Grondplan

Het Thermotechnisch Instituut heeft op de begane grond voornamelijk technische ruimten en op de verdieping de grote machinezaal (lokaal 01.01). De machinezaal is via twee toegangen bereikbaar, langs de bordestrap in de gemeenschappelijke hal tussen het Thermotechnisch Instituut en het labo V&L (lokaal 00.10 en 00.12), en via de smalle trap naast de inkomhal van het Instituut (lokaal 00.45). De machinezaal is opgevat als een grote, rechthoekige hal die haast de volledige verdieping beschrijft en optisch in twee verdeeld is door middel van de in een gemetselde behuizing ingewerkte stoomketel 'Mathot'. In de machinezaal leidt een deur naar een rechthoekig (les)lokaal (lokaal 01.05) en een dubbele deur - ten zuiden van de stoomketel - naar de technische ruimte in de zeshoekige basis van de bakstenen schoorsteen (lokaal 01.06, 01.07, 01.08). Ten westen van de machinezaal, palend aan het trappenhuis (lokaal 01.12), bevindt zich een leslokaal met toegang tot drie kleine (bureel)ruimtes die deel uitmaken van een later bijgebouwd volume (lokaal 01.22, 01.26-01.30).

Interieur

De machinezaal van het Thermotechnisch Instituut bevindt zich op de eerste verdieping. Het is een grote ruimte voorzien van een decoratieve vloer met witte en zwarte cementtegels in dambordpatroon, waarin de verschillende motoren en machines zijn opgesteld, sommige mobiel, andere vast. De ruimte wordt verlicht door grote rechthoekige vensters van glas en beton, met hier en daar een metalen kantelraampje ter verluchting. Een oude loopbrug kan over de gehele lengte van het gebouw rollen. De ruimte wordt overspannen door middel van een Engels spant, een metalen vakwerkspant met een N-vormig patroon van wandstaven.

De voornaamste aanwezige motoren, stoommachines en hun uitrusting zijn:

Motoren

De Whittle W2/700 Jet Motor

Motor die in 1947 door het Thermotechnisch instituut werd verworven en dit in het kader van rechtstreekse contacten tussen Professor Albert Coppens en de 'National Gas Turbine Institute of England'. Dit zou de eerste Britse Jet-motor op het Continent geweest zijn. Ontwerp van januari 1945 door Power Jets 'Res. & Dev' Ltd, Whetstone Leicester. Motortesten in november van dat zelfde jaar. Deze motor heeft waarschijnlijk nooit gevlogen. Reeds kort na de overdracht was de motor stationair operationeel. De aankondiging eind 1947 van de eerste draaisessie in het Thermotechnisch laboratorium wekte grote opwinding en verwachtingen ten aanzien van de nieuwe technologie. De Whittle-motor werd tot 1956 geregeld in werking gesteld. In dat jaar werd de Rolls-Royce Derwent motor geplaatst. Nu resteren er op wereldschaal nog slechts enkele exemplaren van de Whittle-jet waaronder een werkend exemplaar in Cranfield University (Engeland).

Technische gegevens: Static thrust: 700kg; Compressor: double-sided single stage centrifugal; Turbine: single stage axial; Combustion chambers: 10 can-type reverse flow

De Rolls Royce Derwent 8 Jet Motor

Deze motor werd onder licentie door de Fabrique Nationale (FN) te Herstal gebouwd van 1950 tot 1956. Met de RR Derwent werden de Gloster Meteor F.8 vliegtuigen voor Nederland en België uitgerust. De toenmalige directeur van het Instituut Prof. A. Coppens werkte voorheen bij F.N. en zou het laatste geproduceerde exemplaar voor educatieve doeleinden in het Instituut binnenhalen.

Technische gegevens: Static thrust: 1500 kilogram; Maximum rotational speed: 14500 rotaties per minuut; Power: 5000 (3680)HP (kiloWatt); Compressor: double-sided single stage centrifugal; Turbine: single stage axial; Combustion chambers: 9 can-type normal flow

De Orenda 9 Jet Motor

Deze Canadese motor werd in 1954 gebouwd en werd in de Canadair Sabre en de Avro CF-100 'Mark 4A Canuck' voor elektriciteitsopwekking gebruikt. De motor weegt 1160 kilogram en produceert een statische stuwdruk van 2948 kilogram. Dit exemplaar werd van verschroting gered en is niet werkvaardig. (nota van de dossierbehandelaar: ook de Universiteit Gent bezit nog een Orenda Jet Motor)

Technische gegevens: Static thrust: 2948 kilogramg; Maximum rotational speed: 15500 rotaties per minuut; Power: 10000 (7360)HP (kiloWatt); Compressor: 10 stage axial (15000 kiloWatt); Turbine: 2 stage axial (15000 kiloWatt); Combustion chambers: 6 can-annular-type normal flow

Bollinckx Diesel Motor (1926)

Betreft een monocylinder dieselmotor van 25 pk, in 1926 door de Universiteit besteld bij de bekende firma Bollinckx. Deze motor werd door middel van een riem gegroepeerd met een Prony Dynamometer. Tevens werd ten behoeve van metingen door de studenten de motor uitgerust met inwendige meetpunten voor druk en temperatuur in de cylinder. Deze metingen resulteerden in verschillende diagrammen zoals bijvoorbeeld Sankey-diagrammen. Oorspronkelijk was deze Bollinckx een armgasmotor. Er was dus ook een gazogeeninstallatie (gasgenerator, scrubber en filter) bij die later werd verwijderd. De armgasmotor werd toen namelijk tot een Dieselmotor omgebouwd. Nu nog wordt deze machine gebruikt voor het meten van de invloed van de luchtinlaat (bijvoorbeeld het beperken ervan via de luchtklep) op het 'knock-effect' bij Diesels. Deze machine wordt nog steeds in werking gesteld maar dan met gecomprimeerde lucht.

Technische gegevens: Compression ratio (now): 16:1; Nominal rotational speed: 260 rotaties per minuut; Nominal brake power: 25 HP; Typical brake efficiency: 28%; Table: Technical specifications (single cylinder, diesel four stroke, atmospheric); Specific fuel use (anthracite maximum seven percent ash and three percent humidity): 430(g/hr)/HP; Penalty specific fuel: use 125 / 50BEF/((g/hr)/HP); Stroke: 450 millimeter; Cylinder bore: 240 millimeter; Flywheel diameter: 2.2 metre Flywheel weight: 1100 kilogram

B.M.W. 132 vliegtuigmotor

Betreft stermotor uit 1932, luchtgekoeld en eertijds gemonteerd in de vliegtuigen Junkers 90 en 52, Focke-Wulf 200 Condor, Heinkel 115 en Dornier 18. Motor met een gewicht van 530 kilgram, een vermogen van 865 PK op 2300 toeren per minuut (1.6 pk/kilogram). Voorzien van een ééntrapse compressor (supercharger), rechtstreekse brandstofinjectie en sodiumgekoelde kleppen (sodium in metaalvorm).

Junkers Jumo 213 and 211 vliegtuigmotoren

De Jumo 213 (1943) is een omgekeerde V-12 vliegtuigmotor met waterkoeling (water onder druk), één bovenliggende krukas per cylinderblok, een tweetrapse lader (supercharger) met tandwielaandrijving, automatische drukregulator en intercooler. Rechtstreekse brandstofinjectie: twee inlaatkleppen en één uitlaatklep per cylinder. Gewicht: 700 kilogram. Vermogen: 1700 pk en 2700 toeren per minuut (2,44 pk/kilogram). De Jumo 211 (1937) heeft een lichtjes kleinere cylinderboring (met kortere verplaatsing) Zeer volledig bewaard exemplaar inclusief de perifere apparatuur.

B.M.W. 801-D1 vliegtuigmotor

Stermotor (twee rijen) B.M.W. van 1942: veertien cylinders, luchtgekoeld, cylinderkoppen in aluminiumlegering, één inlaat- en één uitlaatklep per cylinder met sodiumgekoelde duwkleppen(natrium in metaalvorm), tandwielaangedreven tweetrapse lader met automatische drukregeling. Rechtstreekse brandstofinjectie. Gewicht: 880 kilgram. Vermogen: 1700 pk aan 2700 toeren per minuut (1,92 pk/kilogram)

ASTM-CFR motor

Eéncylinder motor gebruikt als testmotor voor het testen van het vereiste octaangehalte van benzine. Regelbare compressieverhouding (continu tussen vier en tien, conditioneerbare luchtinlaat (vochtigheid en temperatuur), klopsensor. Geregeld in gebruik voor het demonstreren van het klopverschijnsel bij motoren die met vonkontsteking werken.

Rider Hetelucht Stirling Motor

Type motor in 1876 ontwikkeld door A.K. Rider van Philadelphia (tevens uitvinder van de roterende Riderklep). Datum van verwerving voorlopig onbekend.

Stoommachines

De grote stoommachine

Deze duplex-stoommachine van 170 pk met gelijkstroomgenerator (riemaandrijving) werd in 1926 door de universiteit besteld. Oorspronkelijk bedoeld voor de elektriciteitsvoorziening (gelijkstroom of DC) van de nabijgelegen universiteitsgebouwen. Maar op het ogenblik van de levering, acht maanden nadien, werd door het nieuw aangelegde distributienet wisselstroom (AC) geleverd. De stoommachine met generator werd dan maar als educatief oefenobject voor het uitvoeren van metingen gebruikt. Deze metingen resulteerden in verschillende diagrammen zoals bijvoorbeeld Sankey-diagrammen. Tevens werden de torque (moment of koppel), de efficiëntie en de kracht gemeten. Dit resulteerde in uitgebreide rapporten. Deze machine draaide voor de laatste keer in 1972.

Technische gegevens: Maximum rotational speed: 125 rotaties per minuut; Nominal rotational speed: 100 rotaties per minuut; Nominal live HP steam pressure: 14 kilogram/vierkante centimeter; Nominal indicated power: 190HP; Nominal brake power: 172HP; Typical / maximum LP steam pressure: 1.5 / 2.0 kilogram/vierkante centimeter; Typical back pressure (spray condensor): 0.05 - 0.2 kilogram/vierkante centimeter; Typical brake efficiency: 5 procent; Table: Technical specifications (twin cylinders, horizontal, each double acting, double expansion); Maximum zero load power: 18 ± 5 procent HP; Maximum specific steam consumption (dry saturated steam): 5.4 ± 5 procent (kilogram/uur)/HP; Maximum lubricating oil consumption: 380 ± 5 procent kilogram/uur; Penalty maximum steam consumption: 500 / 0.200 Belgische frank/((kilogram/uur)/HP); Penalty excessive oil use or excessive idling power (same basis as for steam); Table: Guarantees; HP cylinder LP cylinder; Stroke: 700 millimeter 700 millimeter; Piston rod: 80 millimeter 80 millimeter; Cylinder bore: 330 millimeter 540 millimeter; Swept volumes: 59.9 / 56.4 l160.3 / 156.8 liter; Steam admittance: 2 Sulzer double-seated lifting valves2 Curliss rotative valves; Flywheel diameter: 3.5 meter

Tegenover deze stoommachine staat een stoomturbine van 2600 pk (kenmerken voorlopig niet beschikbaar).

De kleine stoommachine

Deze kleine stoommachine werd door het bedrijf 'Van Der Kelen en Van Impe, Hoboken' in 1926 aan de universiteit geschonken. Merk: Bollinckx. Productiedatum: onbekend (voor 1926). Ook deze stoommachine drijft door middel van een riem een gelijkstroomgenerator (DC) aan. Kenmerkend voor deze machine is de aanwezigheid van een schaar van Stephenson Ook deze stoommachine met generator werd met het oog op metingen als educatief oefenobject gebruikt. Deze metingen resulteerden in verschillende diagrammen zoals bijvoorbeeld Sankey-diagrammen en indicatordiagrammen. Tevens werden de torque (moment of koppel), de efficiëntie en de kracht gemeten. Dit resulteerde in uitgebreide rapporten. Deze machine draait nog geregeld.

Technische gegevens: Nominal rotational speed120rpm; Nominal live HP steam pressure: 7.5 kilogram/vierkante centimeter; Nominal back pressure (atmosphere): 1.0 kilogram/vierkante meter; Nominal indicated power: 23HP; Nominal brake power: 20HP; Nominal brake efficiency: 9 procent; Table: Technical specifications (single cylinder, horizontal, double acting); Stroke: 300 millimeter; Piston rod: 40 millimeter; Cylinder bore: 240 millimeter

De stoomketel Mathot

De stoomketel 'Jos. Mathot et Fils, Chenée' zit ingewerkt in een gemetselde behuizing. Multitubulair type (hellende waterpijpen) van 25 kilogram/vierkante meter met een oppervlakte van 90 vierkante meter en een roosteroppervlakte van 2,24 vierkante meter. Maximum bedrijfstemperatuur: 400 graden Celsius. Oververhitter van dezelfde constructeur: oververhittingsoppervlak van 14 vierkante meter met onafhankelijke vuurhaard met een roosteroppervlakte van 0,35 vierkante meter. Economiser 'Green, Wakefield' met 18 'Ringstay' buizen: deze kan verloren gassen van de ketel of van de oververhitter ontvangen of van beide samen. Schoorsteen van 35 meter hoogte, dit gecombineerd met een ventilator 'De Raedt, Wavre'. Bijkomende ventilator met een capaciteit van 5600 kubieke meter/uur (De Raedt) om de lucht onder het rooster te sturen en dit via een warmtewisselaar.

(Bron: S.n. 1930: Les nouvelles Ecoles Spéciales de l’Université Catholique de Louvain à Héverlé, Leuven (fotocopie ter beschikking gesteld door professor doctor Eric Van den Bulck/geen afzondelijke fiche beschikbaar).)

Ander toebehoren

Van het toebehoren zoals bedienings- en controlepanelen, pompen, elektrische uitrusting kon door werkzaamheden in uitvoering geen volledige en gedetailleerde lijst worden opgemaakt. Ook deze inrichtingselementen werden in de bescherming betrokken.

Bibliografie

Het Thermotechnisch Instituut, een onderdeel van de Speciale Scholen voor Ingenieurs, is beschermd als monument.