DE10056077A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Abbildungseigenschaften eines optischen Spiegelelementes - Google Patents

Abstract

Um ein Verfahren zur Bestimmung der Abbildungseigenschaften eines optischen Spiegelelementes mit im Querschnitt parabelförmiger Spiegelfläche bereit zu stellen, mit dessen Hilfe die Abbildungseigenschaften des optischen Spiegelelementes auf einfache Weise bestimmt werden können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß man auf einer Verbindungsstrecke, die den Brennpunkt der Spiegelfläche mit dem Schnittpunkt der Flächennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche verbindet, einen ein Muster aufweisenden Gegenstand positioniert, und daß man das von der Spiegelfläche auf die den Brennpunkt der Spiegelfläche mit dem Schnittpunkt der Flächennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche verbindende Verbindungsstrecke projizierte Bild des Musters mit einem bei Vorliegen optimaler Abbildungseigenschaften zu erwartenden Idealbild des Musters vergleicht. Außerdem wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen, insbesondere zur Bestimmung der Abbildungseigenschaften eines parabolrinnenförmigen oder paraboloidförmigen Kollektors mit einem im Brennpunkt angeordneten Absorberelement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Abbildungseigenschaften eines optischen Spiegelelemen­ tes mit im Querschnitt parabelförmiger Spiegelfläche.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere zur optischen Bestimmung der Abbildungseigenschaften eines parabol­ rinnenförmigen oder paraboloidförmigen Kollektors mit einem im Brennpunkt des Kollektors angeordneten Absor­ berelementes zur Erwärmung eines Fluids.

Optische Spiegelelemente mit im Querschnitt parabelför­ miger Spiegelfläche kommen beispielsweise bei Anlagen zur solaren Direktverdampfung zum Einsatz. Hierbei wird mittels des Spiegelelementes Sonnenstrahlung auf ein Absorberelement reflektiert und dadurch ein Fluid, üb­ licherweise Wasser, im Absorberelement erwärmt, so daß es zumindest teilweise verdampft. Das Spiegelelement ist hierbei meist als parabolrinnenförmiger Kollektor ausgebildet, d. h. als rinnenförmiger Kollektor mit im Querschnitt parabelförmiger Spiegelfläche. Mittels des Kollektors wird direkte Sonnenstrahlung auf ein koaxial zur Längsachse des Kollektors in dessen Brennpunkt aus­ gerichtetes Verdampferrohr gerichtet. Das durch das Verdampferrohr strömende Fluid wird teilweise ver­ dampft, und der dampfförmige Anteil des Flüssigkeit- Dampfgemisches des Fluids wird anschließend vom flüssigen Anteil abgetrennt und nach Durchlaufen einer nach­ geordneter Überhitzereinheit, in der der Dampf weiter erhitzt wird, einer mit einem elektrischen Generator gekoppelten Turbine zugeführt zur Gewinnung elektri­ scher Energie.

Alternativ kann bei einer solaren Direktverdampfungsan­ lage auch ein paraboloidförmiger Kollektor zum Einsatz kommen, d. h. ein rotationssymmetrischer Kollektor mit im Querschnitt parabelförmiger Spiegelfläche, in dessen Brennpunkt ein Verdampferelement zum Erwärmen und zu­ mindest teilweisen Verdampfen des Fluids gehalten ist.

Der Wirkungsgrad derartiger solarer Direktverdampfungs­ anlagen hängt unter anderem von den Abbildungseigen­ schaften des zum Einsatz kommenden optischen Spiegele­ lementes ab. Die Abbildungseigenschaften werden im we­ sentlichen durch die Oberflächenbeschaffenheit der Spiegelfläche sowie durch deren Ausrichtung bestimmt. Üblicherweise umfaßt das Spiegelelement mehrere schräg zueinander ausgerichtete Spiegelfacetten, die in ihrer Gesamtheit die im Querschnitt ungefähr parabelförmige Spiegelfläche ausbilden. Die Spiegelfacetten werden hierbei von einer Tragstruktur gehalten, die, bei­ spielsweise bei wechselnder Intensität der auf sie ein­ wirkenden Sonnenstrahlung und auch aufgrund des einwir­ kenden Winddruckes erheblichen thermischen und mechani­ schen Belastungen unterworfen ist. Diese Belastungen können zu Fehljustierungen der Spiegelfacetten führen, wodurch die Abbildungseigenschaften des Spiegelelemen­ tes verschlechtert werden. Dies wiederum hat eine Verringerung des Wirkungsgrades der solaren Direktverdamp­ fungsanlage zur Folge.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfah­ ren sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, mit deren Hilfe die Abbildungseigenschaften des optischen Spie­ gelelementes auf einfache Weise bestimmt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man auf einer Verbindungsstrecke, die den Brennpunkt der Spie­ gelfläche mit dem Schnittpunkt der Flächennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche verbindet, ei­ nen ein Muster aufweisenden Gegenstand positioniert und daß man das von der Spiegelfläche auf die den Brenn­ punkt mit dem Schnittpunkt der Flächennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche verbindende Verbindungsstrecke projizierte reale Bild des Musters mit einem bei Vorliegen optimaler Abbildungseigenschaf­ ten zu erwartenden Idealbild des Musters vergleicht.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß man die Abbildungseigenschaften des optischen Spiegelelementes auf einfache Weise dadurch bestimmen kann, daß man auf der Verbindungsstrecke, die den Brennpunkt der Spiegel­ fläche mit dem Schnittpunkt der Flächennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche verbindet, ei­ nen Gegenstand positioniert, der ein vorgegebenes Mu­ ster trägt, und daß man das von der Spiegelfläche auf die genannte Verbindungsstrecke projizierte Bild des Musters mit dessen Idealbild vergleicht, das bei Vorliegen optimaler Abbildungseigenschaften aufgrund theo­ retischer Erwägungen zu erwarten ist. Die hierbei fest­ stellbaren Verzerrungen ermöglichen eine unmittelbare Bestimmung der Abbildungseigenschaften des Spiegelele­ mentes. Insbesondere kann aufgrund gegebenenfalls auf­ tretender Verzerrungen festgestellt werden, in welchem Bereich der Spiegelfläche eine Fehljustierung bezogen auf den idealen parabelförmigen Querschnittsverlauf vorliegt. Dies ermöglicht es bei Ausgestaltung des Spiegelelementes in Form mehrerer separater Spiegelfa­ cetten, einzelne Spiegelfacetten nachzujustieren.

Im einfachsten Fall kann das Bild des Musters auf einen Bildschirm projiziert werden, der quer zu der den Brennpunkt mit dem Schnittpunkt der Flächennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche verbindenden Verbindungsstrecke ausgerichtet ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn man das Bild des Mu­ sters mittels einer Kamera erfaßt. Die Kamera wird hierbei auf der genannten Verbindungsstrecke positio­ niert. Um die Bestimmung der Abbildungseigenschaften des Spiegelelementes zu automatisieren, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß man das Bild des Musters mittels einer elektronischen Bildver­ arbeitungseinheit mit dem bei optimalen Abbildungsei­ genschaften zu erwartenden Idealbild vergleicht. Hierzu kann eine an sich bekannte und deshalb vorliegend nicht näher erläuterte Bildverarbeitungssoftware herangezogen werden.

Wie bereits erläutert, ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Bild des Musters auf der Verbindungsstrecke zu er­ fassen, die den Brennpunkt der Spiegelfläche mit dem Schnittpunkt der Flächennormalen der freien Endbereiche der Spiegelfläche verbindet. Als vorteilhaft hat sich hierbei erwiesen, wenn man das Bild des Musters unmit­ telbar an dem dem Spiegel abgewandten Ende des Gegen­ standes erfaßt.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn man einen Gegen­ stand mit einem Muster verwendet, das sich vom Brenn­ punkt der Spiegelfläche bis zum Schnittpunkt der Flä­ chennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelflä­ che erstreckt, denn dadurch wird die gesamte Spiegel­ fläche von den vom Muster ausgehenden und auf die ge­ nannte Verbindungsstrecke reflektierten Lichtstrahlen erfaßt. Auf diese Weise kann ohne Veränderung der Posi­ tion des Musters der gesamte Querschnittbereich der Spiegelfläche hinsichtlich seiner Abbildungseigenschaf­ ten geprüft werden. Hierbei ist es besonders vorteil­ haft, wenn man das von der Spiegelfläche im Schnitt­ punkt der Flächennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche erzeugte Bild des Musters mit dem Idealbild vergleicht, indem man in diesem Schnittpunkt ein Bildflächenträger, beispielsweise eine Kamera, po­ sitioniert. Dies gibt die Möglichkeit, den gesamten Querschnittsbereich der Spiegelfläche zu beurteilen, ohne daß hierbei der Bildflächenträger entlang der Ver­ bindungsstrecke zwischen Brennpunkt und Schnittpunkt der Flächennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche versetzt werden muß.

Sollen die Abbildungseigenschaften eines parabolrinnen­ förmigen Spiegelelementes mit einer quer zur voranste­ hend erläuterten Verbindungsstrecke ausgerichteten Längsachse bestimmt werden, so ist es von Vorteil, wenn man einen Gegenstand mit einem zweidimensionalen Muster verwendet und das Muster in der durch die genannte Ver­ bindungsstrecke und die Längsachse des Spiegelelementes vorgegebenen Ebene anordnet. Der Einsatz eines derarti­ gen Musters ermöglicht die Bestimmung eines Längsab­ schnittes des parabolrinnenförmigen Spiegelelementes, ohne daß hierzu das Muster in Längsrichtung versetzt werden muß.

So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß man einen Gegenstand mit einem Muster verwendet, das mehrere par­ allel zur Längsachse des Spiegelelementes ausgerichtete Streifen aufweist. Vorzugsweise werden hierbei zur Ver­ deutlichung des Musters farbige Streifen verwendet.

Es kann auch vorgesehen sein, daß man einen Gegenstand mit einem Muster verwendet, das eine Gitterstruktur aufweist. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn eine rechtwinklige Gitterstruktur zum Einsatz kommt, denn dies ermöglicht eine besonders einfache Bestimmung gegebenenfalls auftretender Verzerrungen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß man als Gegenstand eine Leinwand oder einen Schirm mit einem aufgebrachten Muster verwendet.

Zur Bestimmung der Abbildungseigenschaften eines para­ boloidförmigen Spiegelelementes, das eine koaxial zu der den Brennpunkt mit dem Schnittpunkt der Flächennor­ malen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche ver­ bindenden Verbindungsstrecke ausgerichtete Rotati­ onsachse aufweist, hat es sich als vorteilhaft erwie­ sen, wenn man einen Gegenstand mit einem rotationssym­ metrischen Muster verwendet, das man koaxial zur Rota­ tionsachse des Spiegelelementes ausrichtet.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn man zur Bestimmung der Abbildungseigenschaften eines paraboloidförmigen Spiegelelementes als Gegenstand einen koaxial zur Rota­ tionsachse des Spiegelelementes ausgerichteten Stab verwendet. Der Stab kann beispielsweise ein Streifenmu­ ster in Form mehrerer, in Längsrichtung des Stabes in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordneter Farbringe aufweisen.

Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des voranstehend ge­ nannten Verfahrens, insbesondere zur optischen Bestim­ mung der Abbildungseigenschaften eines parabolrinnen­ förmigen oder paraboloidförmigen Kollektors mit einem im Brennpunkt des Kollektors angeordneten Absorberele­ ment zur Erwärmung eines Fluids.

Bei einer derartigen Vorrichtung wird die eingangs ge­ nannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung einen mit dem Absorberelement lösbar verbindbaren Gegenstand umfaßt, der ein Muster aufweist und auf einer Verbindungsstrecke positionierbar ist, die den Brennpunkt des Kollektors mit dem Schnittpunkt der Flächennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche des Kollektors verbindet, sowie einen auf dieser Verbindungsstrecke positionierbaren Bildflächen­ träger mit einer Bildfläche, auf die vom Kollektor ein Bild des Musters projizierbar ist.

Wie bereits erläutert, kann das vom Kollektor auf die Bildfläche des Bildflächenträgers projizierte Bild des Musters mit einem Idealbild des Musters verglichen wer­ den, das bei Vorliegen optimaler Abbildungseigenschaf­ ten aufgrund theoretischer Erwägungen zu erwarten ist. Die durch den Vergleich gegebenenfalls feststellbaren Verzerrungen ermöglichen eine einfache Bestimmung der Abbildungseigenschaften des Kollektors. Da der Kollek­ tor üblicherweise mehrere Spiegelfacetten umfaßt, die in ihrer Gesamtheit die im Querschnitt im wesentlichen parabelförmige Spiegelfläche des Kollektors ausbilden, kann durch Vergleich des auf die genannten Verbindungs­ strecke projizierten Bildes des Musters mit dessen Idealbild eine mögliche Fehljustierung einer oder meh­ rerer Spiegelfacetten ebenso erkannt werden wie eine Beeinträchtigung von deren optischer Oberflächenbe­ schaffenheit, d. h. Welligkeit, Rauhigkeit, Reflexions­ grad und dergleichen.

Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Bildflächenträger eine Kamera vorgesehen, die auf der Verbindungsstrecke positionierbar ist, welche den Brennpunkt des Reflektors mit dem Schnittpunkt der Flä­ chennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelflä­ che des Reflektors verbindet.

Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Vor­ richtung eine elektronische Bildverarbeitungseinheit umfaßt, die elektronisch mit der Kamera koppelbar ist, denn dadurch kann der Vergleich des Bildes des Musters mit dessen Idealbild automatisiert werden.

Zur Bestimmung der Abbildungseigenschaften eines para­ bolrinnenförmigen Spiegelelementes mit einer senkrecht zur genannten Verbindungsstrecke ausgerichteten Längs­ achse hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Gegen­ stand ein zweidimensionales Muster aufweist, das in ei­ ner durch die genannte Verbindungsstrecke und die Längsachse des parabolrinnenförmigen Kollektors vorge­ gebenen Ebene ausrichtbar ist.

Als Gegenstand kann beispielsweise eine zwischen dem Brennpunkt der Spiegelfläche des Kollektors und dem Schnittpunkt der Flächennormalen der seitlichen Endbe­ reiche der Spiegelfläche aufspannbare Leinwand zum Ein­ satz kommen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß der Ge­ genstand in Längsrichtung des Absorberrohrs verschieb­ bar mit dem Absorberrohr verbindbar ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache Hand­ habung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur optischen Bestimmung der Abbildungseigenschaften des Kollektors über dessen gesamte Längserstreckung.

Sollen die Abbildungseigenschaften eines Kollektors mit paraboloidförmiger Spiegelfläche beurteilt werden, so hat es sich vorteilhaft erwiesen, wenn der Gegenstand ein rotationssymmetrisches Muster aufweist, das koaxial zu einer Rotationsachse des paraboloidförmigen Kollek­ tors ausgerichtet ist. So kann beispielsweise vorgese­ hen sein, daß der Gegenstand stabförmig ausgestaltet ist. Wie bereits erläutert, ist es hierbei von Vorteil, wenn der Gegenstand in Form eines Stabes ausgebildet ist, der in Stablängsrichtung gleichmäßig verteilt eine Vielzahl von Farbringen trägt.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ formen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teildarstellung einer An­ lage zur solaren Direktverdampfung;

Fig. 2 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines bei der Anlage zur solaren Direktverdampfung zum Einsatz kommenden Parabolrinnenkollektors mit einer Vorrichtung zur Bestimmung von dessen Abbildungseigenschaften;

Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestell­ ten Parabolrinnenkollektors mit der Vorrichtung zur Beurteilung seiner Abbildungseigen­ schaften;

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines idealen und ei­ nes realen Bildes, das mittels der Vorrichtung zur Bestimmung der Abbildungseigenschaften des in den Fig. 2 und 3 dargestellten Parabol­ rinnenkollektors erzeugbar ist und

Fig. 5 einen Prinzipdarstellung eines idealen und ei­ nes realen Bildes, das mittels einer Vorrich­ tung zur Beurteilung der Abbildungseigenschaf­ ten eines paraboloidförmigen Kollektors er­ zeugbar ist.

In Fig. 1 ist schematisch eine insgesamt mit dem Be­ zugszeichen 10 belegte Anlage zur solaren Direktver­ dampfung dargestellt, mit deren Hilfe ein Fluid, übli­ cherweise Wasser, mittels Sonnenstrahlung teilweise verdampft und der dampfförmige Anteil anschließend zu­ sätzlich überhitzt werden kann. Der überhitzte Wasser­ dampf wird dann in üblicher Weise einer mit einem elek­ trischen Generator gekoppelten Turbine zugeführt zur elektrischen Energiegewinnung.

Die Direktverdampfungsanlage 10 umfaßt eine Verdamp­ fereinheit 12 zur zumindest teilweisen Verdampfung des Fluids sowie eine der Verdampfereinheit 12 nachgeordne­ te Überhitzereinheit 14 zur Überhitzung des Dampfan­ teils des Fluids. Zur Erwärmung des Fluids bzw. zur weiteren Erhitzung von dessen dampfförmigem Anteil weisen die Verdampfereinheit 12 und die Überhitzereinheit 14 jeweils einen Kollektor 16 bzw. 18 auf, mit dessen Hilfe die auf die Kollektoroberfläche auftretende Son­ nenstrahlung in Richtung auf ein Absorberelement in Form eines Verdampferrohrs 20 bzw. in Form eines Über­ hitzerrohrs 22 gebündelt werden kann.

Das zu verdampfende Fluid kann dem Verdampferrohr 20 über eine Versorgungsleitung 24 zugeführt werden. Beim Durchströmen des Verdampferrohrs 20 wird das Fluid von der auftreffenden Sonnenstrahlung erwärmt und teilweise verdampft. Der dampfförmige Anteil des Fluids kann vom flüssigen Anteil mittels eines sich in Strömungsrich­ tung an das Verdampferrohr 20 anschließenden Separators 26 abgetrennt werden. Dieser umfaßt erste und zweite Verzweigungsleitungen 28 bzw. 30, die vertikal ausge­ richtet nach oben bzw. nach unten verlaufen und zusam­ men mit dem der Versorgungsleitung 24 abgewandten End­ bereich des Verdampferrohrs eine T-förmige Leitungsver­ zweigung 32 ausbilden.

Der flüssige Anteil des Flüssigkeits-Dampfgemisches Rückführleitung 34, in die eine an sich bekannte und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellte Rezirkula­ tionspumpe geschaltet ist, zur Versorgungsleitung 24 zurückgeführt, so daß die Anlage zur solaren Direktver­ dampfung 10 rezirkulierend betrieben werden kann.

Der dampfförmige Anteil des durch das Verdampferrohr 20 hindurch geführten Fluids wird von der ersten Verzweigungsleitung 28 aufgenommen und über ein U-förmiges Zwischenstück zur weiteren Überhitzung dem Überhitzer­ rohr 22 zugeführt.

Wie insbesondere aus Fig. 1 deutlich wird, sind die Kollektoren 16 und 18 jeweils rinnenförmig ausgestaltet und weisen eine koaxial zu dem Verdampferrohr 20 bzw. dem Überhitzerrohr 22 ausgerichtete Längsachse 38 auf. Quer zur Längsachse 38 ist die nachfolgend als Spiegel­ fläche bezeichnete Kollektoroberfläche 40 parabelförmig gekrümmt. Dies wird insbesondere aus Fig. 2 deutlich. Die Spiegelfläche 40 wird hierbei von mehreren, paral­ lel zur Längsachse 38 ausgerichteten und aneinander an­ liegenden Spiegelfacetten 42 ausgebildet, die von einer Tragstruktur 44 bzw. 46 gehalten sind.

Der Wirkungsgrad der solaren Direktverdampfungsanlage 10 wird u. a. von den Abbildungseigenschaften der Kol­ lektoren 16 und 18 bestimmt. Die Abbildungseigenschaf­ ten wiederum sind von der Oberflächenbeschaffenheit der Spiegelfläche 40 abhängig sowie von der Ausrichtung der Spiegelfacetten 42. Zur Beurteilung der Abbildungsei­ genschaften der Kollektoren 16 und 18 kommt eine Vor­ richtung 50 zum Einsatz, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Die Vorrichtung umfaßt eine elektroni­ sche Kamera 52, die im Schnittpunkt der Flächennormalen 54 und 56 der parallel zur Längsachse 38 verlaufenden seitlichen Endbereiche 58 bzw. 60 der Spiegelfläche 40 angeordnet ist. Dieser Schnittpunkt wird im folgenden mit B bezeichnet.

Wie bereits erwähnt, sind das Verdampferrohr 20 und das Überhitzerrohr 22 jeweils im Brennpunkt der Spiegelflä­ che 40 der Kollektoren 16 bzw. 18 angeordnet. Dieser Brennpunkt wird im folgenden mit F bezeichnet. Zwischen dem Brennpunkt F und dem Schnittpunkt B der Flächennor­ malen 54 und 56 ist ein Gegenstand in Form einer Lein­ wand 62 angeordnet, die mittels einer Haltevorrichtung 64 lösbar verbindbar und entlang des Verdampferrohrs 20 verschiebbar am Verdampferrohr 20 gehalten ist. Alter­ nativ kann die Leinwand 62 mittels der Haltevorrichtung 64 auch entlang der Längsachse 38 verschiebbar am Über­ hitzerrohr 22 positioniert werden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel überdeckt die Leinwand 62 die gesamte Verbindungsstrecke FB, die den Brennpunkt F mit dem Schnittpunkt B der Flächennormalen 54 und 56 verbindet. Die Leinwand 64 ist in einer Ebene aufgespannt, die durch die Verbindungsstrecke FB sowie die Längsachse 38 definiert ist. Sowohl auf ihrer der Flächennormalen 54 zugewandten Oberseite als auch auf ihrer der Flächennormalen 56 zugewandten Unterseite trägt die Leinwand 62 jeweils ein Muster 66 in Form ei­ ner Vielzahl von parallel zur Längsachse 38 ausgerich­ teten Streifen 68.

Das in der durch die Verbindungsstrecke FB und die Längsachse 38 definierten Ebene angeordnete Streifenmu­ ster 66 wird von der Spiegelfläche 40 reflektiert, so daß im Schnittpunkt B der Flächennormalen 54 und 56 von den Reflektionsstrahlen 70 ein Bild des Streifenmusters auf das Objektiv der Kamera 52 projeziert wird. Von der Kamera 52 kann somit ein Bild des Streifenmusters 66 aufgenommen werden, und dieses Bild kann zur Bestimmung der Abbildungseigenschaften des Kollektors 16 bzw. des Kollektors 18 mit einem Idealbild des Musters 66 ver­ glichen werden, das bei Vorliegen optimaler Abbil­ dungseigenschaften aufgrund theoretischer Überlegungen zu erwarten ist.

In Fig. 4 ist auf der linken Hälfte das Idealbild des streifenförmigen Musters 66 dargestellt, daß theore­ tisch bei optimalen Abbildungseigenschaften des Kollek­ tors 16 erzielt werden kann.

Auf der rechten Hälfte der Fig. 4 ist schematisch ein praktisch erzielbares Bild des streifenförmigen Musters 66 dargestellt, wobei die unter realen Bedingungen auf­ tretenden Verzerrungen zur Verdeutlichung übertrieben stark dargestellt sind.

Das von der Kamera 52 aufgenommene Bild 74 des strei­ fenförmigen Musters 66 wird mittels einer über eine Si­ gnalleitung 76 mit der Kamera 52 verbundenen Bildverar­ beitungseinheit 78 mit dem Idealbild des Musters 66 verglichen, so daß festgestellt werden kann, welche Oberflächenbereiche der Spiegelfläche 40 zu Verzerrun­ gen führen. Diese Oberflächenbereiche können anschlie­ ßend nachbearbeitet werden, insbesondere ist es mög­ lich, einzelne Spiegelfacetten 42 nachträglich zu ju­ stieren, so daß insgesamt ein Bild des Streifenmusters 66 erzielt werden kann, das nur sehr geringe Unter­ schiede zu dessen Idealbild aufweist.

Zur Beurteilung der gesamten Spiegelfläche 40 kann die Leinwand 62 zusammen mit der Kamera 52 mittels der Ha­ tevorrichtung 74 entlang des Verdampferrohrs 20 ver­ schoben werden, so daß über die gesamte Länge des Kol­ lektors 16 eine zuverlässige Beurteilung von dessen Ab­ bildungseigenschaften möglich ist.

In entsprechender Weise können auch die Abbildungsei­ genschaften des Kollektors 18 beurteilt werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Leinwand 62 zusammen mit der Kamera 52 mittels der Haltevorrichtung 64 an das Überhitzerrohr 22 anzukoppeln.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kamera 52 im Schnittpunkt B der Flächennormalen 54 und 56 ange­ ordnet. Dies ermöglicht eine Erfassung der Spiegelflä­ che 40 über deren gesamten Querschnittsbreite. Soll le­ diglich ein engerer Bereich der Spiegelfläche 40 beur­ teilt werden, so kann hierzu die Kamera 54 auf der Ver­ bindungsstrecke FB in Richtung auf den Brennpunkt F verschoben werden. Je geringer der Abstand zwischen der Kamera 52 und dem Brennpunkt F, desto schmaler ist der Bereich der Spiegelfläche 40, der mittels der Kamera 52 durch Vergleich des auf die Kamera 52 projizierten Bil­ des des Musters 66 mit dessen Idealbild untersucht wer­ den kann.

Soll statt der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten parabolrinnenförmigen Spiegelfläche 40 die Spiegelflä­ che eines paraboloidförmigen Kollektors dargestellt werden, in dessen Brennpunkt ein Verdampferelement po­ sitioniert ist zur zumindest teilweisen Verdampfung ei­ nes Fluids, so kann hierzu statt der Leinwand 62 ein Gegenstand in Form eines Stabes zum Einsatz kommen, der koaxial zur Rotationsachse des paraboloidförmigen Kol­ lektors ausgerichtet ist und ein Muster in Form einer Vielzahl von den Stab umgebenden Ringstreifen trägt. Ein derartiges rotationssymmetrisches Muster führt bei einer paraboloidförmigen Spiegelfläche zu einem Ideal­ bild, wie es auf der linken Hälfte der Fig. 5 darge­ stellt ist. Das Idealbild zeigt eine Vielzahl konzen­ trischer Kreise. Durch Beeinträchtigung der Oberflä­ chenbeschaffenheit der paraboloidförmigen Spiegelfläche sowie durch Fehljustierung einzelner Oberflächenberei­ che kommt es in der Praxis zu Verzerrungen, so daß statt des in Fig. 4 auf der linken Hälfte dargestell­ ten Idealbildes von einem rotationssymmetrischen Muster ein reales Bild erzeugt wird, wie es in Fig. 5 auf der rechten Hälfte 82 dargestellt ist. Wiederum können durch Vergleich des rotationssymmetrischen Idealbildes mit dem mittels der Kamera 52 erfaßten realen Bild 82 die Abbildungseigenschaften des paraboloidförmigen Kol­ lektors bestimmt werden, so daß durch eine Nachbearbei­ tung der Spiegelfläche und insbesondere durch eine nachträgliche Justierung einzelner Flächenbereiche die Abbildungseigenschaften des Kollektors verbessert wer­ den können.

Claims (20)

1. Verfahren zur Bestimmung der Abbildungseigenschaf­ ten eines optischen Spiegelelementes mit im Quer­ schnitt parabelförmiger Spiegelfläche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man auf einer Verbindungsstrecke, die den Brennpunkt der Spiegelfläche mit dem Schnittpunkt der Flächennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche verbindet, einen ein Muster aufweisenden Gegenstand positioniert und daß man das von der Spiegelfläche auf die den Brenn­ punkt mit dem Schnittpunkt der Flächennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche verbinden­ de Verbindungsstrecke projizierte reale Bild des Musters mit einem bei Vorliegen optimaler Abbil­ dungseigenschaften zu erwartenden Idealbild des Mu­ sters vergleicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bild des Musters mit einer Kamera er­ faßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man das Bild des Musters mittels ei­ ner elektronischen Bildverarbeitungseinheit mit dem Idealbild vergleicht.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bild des Musters unmittelbar an dem dem Spiegel abgewandten Ende des Gegenstandes erfaßt.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Gegenstand mit einem Muster verwendet, das sich vom Brennpunkt der Spiegelfläche bis zum Schnittpunkt der Flächen­ normalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelflä­ che erstreckt, und daß man das von der Spiegelflä­ che auf den Schnittpunkt der Flächennormalen der seitlichen Endbereiche der Spiegelfläche projizier­ te Bild des Musters mit dem Idealbild vergleicht.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bestimmung der Abbildungseigenschaften eines parabolrinnenförmigen Spiegelelementes, das eine quer zu der voranstehend genannten Verbindungsstrecke ausgerichtete Längs­ achse aufweist, einen Gegenstand mit einem zweidi­ mensionalen Muster verwendet und das Muster in der durch die voranstehend genannte Verbindungsstrecke und die Längsachse des Spiegelelementes vorgegebe­ nen Ebene anordnet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Gegenstand mit einem Muster verwen­ det, das mehrere parallel zur Längsachse des Spie­ gelelementes ausgerichtete Streifen aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Gegenstand mit einem Muster verwen­ det, das eine Gitterstruktur aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster eine rechtwinklige Struktur auf­ weist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gegenstand eine Lein­ wand oder einen Schirm mit einem aufgebrachten Mu­ ster verwendet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bestimmung der Abbil­ dungseigenschaften eines paraboloidförmigen Spie­ gelelementes mit einer koaxial zur voranstehend ge­ nannten Verbindungsstrecke ausgerichteten Rotati­ onsachse einen Gegenstand mit einem rotationssymme­ trischen Muster verwendet und das Muster koaxial zur Rotationsachse des Spiegelelementes ausrichtet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gegenstand einen koaxial zur Rotati­ onsachse des Spiegelelementes ausgerichteten Stab verwendet.

13. Vorrichtung zur Durchführung des voranstehend ge­ nannten Verfahrens, insbesondere zur optischen Be­ stimmung der Abbildungseigenschaften eines parabol­ rinnenförmigen oder paraboloidförmigen Kollektors mit einem im Brennpunkt des Kollektors angeordneten Absorberelement zur Erwärmung eines Fluids, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (50) einen mit dem Absorberelement (20; 22) lösbar verbindbaren, ein Muster (66) aufweisenden Gegenstand (62) um­ faßt, der positionierbar ist auf einer Verbindungs­ strecke (FB), die den Brennpunkt (F) der Spiegel­ fläche (40) mit dem Schnittpunkt (B) der Flächen­ normalen (54, 56) der seitlichen Endbereiche (58, 60) der Spiegelfläche (60) verbindet, sowie einen auf der Verbindungsstrecke (FB) positionierbaren Bildflächenträger (52) mit einer Bildfläche, auf die vom Kollektor (16; 18) ein Bild (74) des Mu­ sters (66) projizierbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorrichtung (50) eine Kamera (52) als Bildflächenträger aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorrichtung (50) eine elektronische Bildverarbeitungseinheit (78) umfaßt, die elektro­ nisch mit der Kamera (52) koppelbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Abbil­ dungseigenschaften eines parabolrinnenförmigen Kol­ lektors, der eine quer zur Verbindungsstrecke (FB) ausgerichtete Längsachse (38) umfaßt, der Gegen­ stand (62) ein zweidimensionales Muster (66) auf­ weist, das in einer durch die Verbindungsstrecke (FB) und die Längsachse (38) des parabolrinnenför­ migen Kollektors (16; 18) vorgegebenen Ebene aus­ richtbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gegenstand eine zwischen dem Brenn­ punkt (F) und dem voranstehend genannten Schnitt­ punkt (B) aufspannbare Leinwand (62) umfaßt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gegenstand (62) in Längsrich­ tung des Absorberrohrs (20) verschiebbar mit dem Absorberrohr (20) verbindbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand zur Bestimmung der Abbildungseigenschaften eines paraboloidförmi­ gen Kollektors ein rotationssymmetrisches Muster aufweist, das koaxial zur Rotationsachse des para­ boloidförmigen Kollektors ausrichtbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gegenstand stabförmig ausgebildet ist.