DE2031493A1

DE2031493A1 - Soldering device

Info

Publication number: DE2031493A1
Application number: DE19702031493
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Perrin, Louis Raymond Franc ois Jo seph, La Chaux de Fonds, Neuenburg (Schweiz)
Priority date: 1969-06-27
Filing date: 1970-06-25
Publication date: 1971-01-07
Also published as: CH509726A; GB1318616A; FR2051419A5

Description

19175 L/Be 18.9.197019175 L / Be September 18, 1970

Louis Raymond Francois Joseph Perrin, La Chaux-de-Fonds/NELouis Raymond Francois Joseph Perrin, La Chaux-de-Fonds / NE

LötgerätSoldering device

Erfindungsgegenstand ist ein Zinnlötgerät für Schaltkreisteile, die auf einen Träger in Form einer gedruckten Schaltung aufgebracht werden, wobei das Gerät ein Zinnbad, Mittel, um das Zinn in diesem Bad flüssig zu machen und im flüssigen Zustand aufrechtzuerhalten, sowie Mittel aufweist, die das geschmolzene Zinn in der Weise in Bewegung bringen, daß oberhalb der Fläche, die die Oberfläche des Bades im Ruhezustand wäre, ein Sprudeln von flüssigem Zinn stattfindet, dessen Umhüllungsfläche eine nach oben gerichtete Konvexität besitzt und eine Lage und Form aufweist, die zumindest näherungsmäßig stabil und unveränderlich sind.The subject of the invention is a tin soldering device for circuit parts which are mounted on a carrier in the form of a printed circuit be applied, the device being a tin bath, means to to make the tin liquid in this bath and to maintain it in the liquid state, as well as means which Set molten tin in motion in such a way that it is above the surface which the surface of the bath at rest a bubbling of liquid tin takes place, the envelope surface of which has an upward convexity and has a position and shape that are at least approximately stable and unchangeable.

Bei bekannten Geräten dieser Art wird dieses Sprudeln durch eine Rotationspumpe erzeugt, die im Bad eingetaucht ist. Diese Apparate, die für das Löten von Schaltkreiselementen bei großen Trägerserien verwendet werden, implizieren jedoch eine außerordentlich teuere Anlage, die sich Unternehmen nicht leisten können, die nur kleine oder mittlere Serien haben. Außerdem sind die bekannten Geräte dann nicht mehr rentabel, wenn sieIn known devices of this type, this bubbling is through a rotary pump is created that is immersed in the bath. This apparatus used for soldering circuit elements at large Carrier series are used, however, imply an extremely expensive investment that companies cannot afford that only have small or medium-sized series. In addition, the known devices are no longer profitable if they

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nicht kontinuierlich benutzt werden können., -rc-^ ^-cannot be used continuously., -rc- ^ ^ -

In jedem Fall waren die Fachleute, die nur gelegentlich zu ,_f -■ . löten hatten, bisher darauf angewiesen, diese Arbeit von Hand mit einem üblichen Lötkolben auszuführen* ■ ■ .,In any case, the professionals who only occasionally were, _f - ■. had previously relied on doing this work by hand with a standard soldering iron * ■ ■.,

Andere Mittel als eine eingetauchte Rorationspumpe sind bekannt, um geschmolzenes Metall in Bewegung zu bringen. Man verwendet beispielsweise elektromagnetische Pumpen, um eine Natriumzirkulation in Leitungen zu erzielen. In all diesen; Fällen läßt man ein Magnetfeld auf einen elektrischen Strom wirken. Zu diesem Wk Zweck wird ein Strom durch einen Leitungsabsehnitt in einer Richtung quer zur Leitung gesandt und dieser Abschnitt einem zum elektrischen Strom senkrechten Magnetfeld ausgesetzt, was zur Wirkung hat, eine Kraft in Richtung der Leitung auf das geschmolzene Metall auszuüben, das sich in dem genannten Abschnitt befindet. Eine solche Kraft wird auch mitteis Drehfeider hergestellt, die durch Mehrphasenströme erseugt werden. Diese , Pumpen bedeuten jedoch eine noch größere Investtition als Rotationspumpen. So wurden sie niemals für Sinnlötvorgänge verwendet.Means other than a submerged ration pump are known to set molten metal in motion. For example, electromagnetic pumps are used to circulate sodium in pipes. In all of these; Cases one lets a magnetic field act on an electric current. To this Wk purpose, a current is sent through a Leitungsabsehnitt in a direction transverse to the line and exposed to this portion of a perpendicular to the electric current magnetic field, which has the effect of exerting a force in the direction of the line on the molten metal mentioned in the Section is located. Such a force is also produced by means of rotary feeders, which are generated by multiphase currents. However, these pumps represent an even greater investment than rotary pumps. So they were never used for sense soldering.

Erfindungszweck ist die Schaffung eines einfachen und billigen·. Gerätes zur vorteilhaften verwendung aucli im Falle vonkleinen " Serien.The purpose of the invention is to create a simple and cheap ·. Device for advantageous use also in the case of small "Series.

Das erfindungsgemäße Gerät ist dadurch gekennzeichnet _f daß die Einrichtungen, die das Zinn flüssig machen, es in flüssigem Zustand aufrechterhalten und in Bewegeng setzen/ einen ferromagnetischen Kern aufweisen, der die Form eines geschlossenen Rahmens hat, auf den eine Primär- und eine Sekundärwicklung nebeneinander montiert sind, welch letztere aus einer eissigea geschlossenen Windung besteht und einen Bügel mit-^geringem Ohm¹ sehen Widerstand und das Zinnbad «sfa@t, SaB das limbad 'in einem Tiegel enthalten ist, der ^wiscbera den Enden 'äks BügelsThe device according to the invention is characterized _f in that the means which make the tin liquid, it is maintained in liquid state and put in Bewegeng / have a ferromagnetic core having the shape of a closed frame, on which a primary and a secondary winding side by side are, the latter consists of a eissigea closed winding and a bail medium-low ^ ¹ ohm resistor and see the tin bath "sfa @ t, SaB the Limbad 'is contained in a crucible ^ wiscbera the ends' OCS strap

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liegt, aus elektrisch nicht leitendem Material besteht und eine ebenfalls aus nicht leitendem Material bestehende Führung aufweist, die eine sich von einer Seitenwand des Tiegels zur anderen erstreckende Zinnschicht in der Nähe des Tiegelbodens abgrenzt, und daß ein elektrischer KontaktschluB zwischen den Enden des Bügels und den Rändern der genannten Zinnschicht besteht.is made of electrically non-conductive material and a guide also made of non-conductive material has, the one from a side wall of the crucible to other extending tin layer in the vicinity of the crucible bottom delimits, and that an electrical contact between the Ends of the bracket and the edges of said tin layer consists.

Dieser KontaktschluB wird vorteilhafterweise direkt durch mit Zinn gefüllte öffnungen hergestellt, die in den Seitenwänden des Tiegels angebracht sind, wobei diese Hände zwischen den Enden des Bügels stark genug geklenmt sind, damit letztere i This contact closure is advantageously produced directly through openings filled with tin, which are made in the side walls of the crucible, these hands being cycled strongly enough between the ends of the bracket so that the latter i

die genannten öffnungen abdichten und das Abfließen des geschmolzenen Zinns verhindern.seal the openings mentioned and prevent the molten tin from flowing away.

Damit der Tiegel einen ausreichenden mechanischen Widerstand aufweist, um den Druck auszuhalten, der von den Enden des Bügels ausgeübt wird und mit dem Zweck der Erleichterung der Stabilisierung der Badtemperatur, wird der Tiegel vorzugsweise aus anodisch oxydiertem Aluminium bestehen.So that the crucible has sufficient mechanical resistance to withstand the pressure exerted by the ends of the bracket is exercised and with the purpose of facilitating the stabilization of the bath temperature, the crucible is preferably made anodized aluminum.

Weiterhin kann das Gerät vorteilhafterweise eine Serie vonFurthermore, the device can advantageously have a series of Düsen aufweisen, damit das Sprudeln von Zinn in Form vonHave nozzles so that the bubbling of tin in the form of

parallelen Strahlen erfolgt. Die Lotung, die sich daraus ergibt,parallel rays takes place. The sounding that results from this, ist der vorzuziehen, die man mit einem gespritzten Zinnvorhang 'is preferable to the one with a sprayed tin curtain ' erzielt.achieved.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels, Hierin ist:Further features and advantages of the invention emerge from the following description of an embodiment shown in the accompanying schematic drawings, Herein is:

Figur 1 ein Längsschnitt des Gerätes,Figure 1 is a longitudinal section of the device, Figur 2 ein Querschnitt nach der Linie IT-IIFigure 2 is a cross section along the line IT-II

der Figur 1 undof Figure 1 and

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. - 4 - 203U93. - 4 - 203U93

Figur 3 eine Ansicht in größerem Maßstab eines Teils der Figur 1, wobei das Gerät In Betrieb ist.Figure 3 is an enlarged view of a part of Figure 1, the device in operation.

Das Gerät nach Figur 1 umfaßt einen ferromagnetischen Kern 1 in Form eines geschlossenen Rahmens. Eine Primärwicklung 2 ist auf ~ diesem Kern 1 montiert. Die Wicklung 2 ist mit Wechselstrom versorgt, der vom Industrienetz abgegriffen werden kann. Eine Sekundärwicklung 3, bestehend aus einer einzigen Windung, ist auch auf den Kern 1 direkt neben der Primärwicklung 2 montiert. Die einzige Windung dieser Sekundärwicklung 3 ist teilweise durch einen Bügel 4 (Figur 2) mit geringem Ohm'sehen Widerstand gebildet. Der Bügel 4 ist vorzugsweise aus Kupfer mit einem relativ großen Querschnitt. Die einzige Windung der Sekundärwicklung 3 ist in einer im folgenden beschriebenen Weise geschlossen. The device of Figure 1 comprises a ferromagnetic core 1 in Form of a closed frame. A primary winding 2 is on ~ this core 1 mounted. The winding 2 is supplied with alternating current, which can be tapped from the industrial network. One Secondary winding 3, consisting of a single turn, is also mounted on core 1 directly next to primary winding 2. The only turn of this secondary winding 3 is partially through a bracket 4 (Figure 2) with a low ohmic resistance educated. The bracket 4 is preferably made of copper with a relatively large cross section. The only turn of the secondary winding 3 is closed in a manner described below.

Ein Tiegel 5 in Form eines Parallelepipedons ist auf den Kern 2 gesetzt, und zwar zwischen die Enden des Bügels 4, die oberhalb dieses Kerns sich erstrecken. Ein Führungssteg 6 in rechteckiger Form erstreckt sich von einer zur anderen Seitenwand des Tiegels 5, die mit den Enden des Bügels 4 in Verbindung stehen. Dieser Steg 6 let fest mit irgendeinem geeigneten Mittel an den Wänden des Tiegels 5 befestigt. Wie man in Figur 1 sieht, ist der Abstand zwischen dem Steg 6 und der der Wicklung 2 zugekehrten Endwand des Tiegels 5 größer als der des Steges 6 zur gegenüberliegenden Wand des Tiegels 5. Der Steg 6 befindet sich in einem gewissen Abstand vom Boden des Tiegels 5 und seine obere Fläche befindet sich unterhalb des Niveaus des oberen Randes des Tiegels. Kreisförmige Bohrungen 7 sind in die Teile der Seitenwände des Tiegels 5 eingebracht, die den Bügel 4 berühren und zwischen dem Tiegelboden und dem Steg 6 liegen. Der Durchmesser der Bohrungen 7 ist im wesentlichen gleich dem Abstand des Steges 6 vom Tiegelboden. Schließlich befinden sich die. Bohrungen 7 in der Nähe der Endfläche des Steges 6, die der Endwand des Tiegels 5 gegenüberliegt, welche sich auf der Seite der Primärwicklung 2 befindet.A crucible 5 in the form of a parallelepiped is on the core 2 set, between the ends of the bracket 4, which extend above this core. A guide bar 6 in rectangular Shape extends from one to the other side wall of the crucible 5, which are connected to the ends of the bracket 4. This Stick 6 let firmly to the walls with any suitable means of the crucible 5 attached. As can be seen in Figure 1, the distance between the web 6 and the winding 2 is facing End wall of the crucible 5 larger than that of the web 6 to the opposite wall of the crucible 5. The web 6 is located in a certain distance from the bottom of the crucible 5 and its upper surface is below the level of the upper edge of the crucible. Circular bores 7 are made in the parts of the side walls of the crucible 5 which touch the bracket 4 and lie between the crucible bottom and the web 6. The diameter the bores 7 is essentially equal to the distance between the web 6 and the crucible bottom. Finally there are those. Bores 7 in the vicinity of the end face of the web 6, which is opposite the end wall of the crucible 5, which is on the side the primary winding 2 is located.

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Aus den sich aus dem folgenden ergebenden Gründen bestehen der Tiegel 5 und der Steg 6 aus Isoliermaterial.For reasons arising from the following the crucible 5 and the web 6 made of insulating material.

Zur Vervollständigung des beschriebenen Gerätes bzw. um es betriebsfähig zu machen, wird eine Zinnmasse 8 (Figur 3) warm in den Tiegel 5 in der Weise eingebracht, daß der Zinnstand mindestens bis über die untere Fläche des Steges 6 reicht. Das so in den Tiegel 5 gegossene Zinn füllt die Bohrungen 7 und kommt dann mit dem Bügel 4 in Kontakt. Damit das Zinn zwischen den äußeren Flächen des Tiegels und dem Bügel nicht abläuft, sind die Enden des letzteren stark gegen die Seitenwände des Tiegels 5 gedrückt. Damit der Tiegel 5 diesem Druck des Bügels 4 standhält, ist es wichtig, daß er aus einem Material besteht, das eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist. Um dieser Bedingung zu genügen, kann man einen Aluminiumtiegel verwenden, den man elektrisch durch anodische Oxydation isolieren wird.To complete the described device or around it To make operational, a tin mass 8 (Figure 3) is introduced warm into the crucible 5 in such a way that the tin level extends at least over the lower surface of the web 6. The tin thus poured into the crucible 5 fills the bores 7 and then comes into contact with the bracket 4. So that the tin not between the outer surfaces of the crucible and the bracket expires, the ends of the latter are strongly pressed against the side walls of the crucible 5. So that the crucible 5 this pressure of the bracket 4, it is important that it is made of a material that has sufficient mechanical strength having. In order to meet this condition, an aluminum crucible can be used, which can be electrically anodized Will isolate oxidation.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Windung, die die Sekundärwicklung bildet, durch die Zinnmasse geschlossen wird, die sich im Tiegel 5 befindet. Der Kontaktschluß zwischen dem Bügel 4 und der Zinnmasse bleibt auch dann erhalten, wenn das Zinn auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird.From the above description it follows that the turn, which forms the secondary winding, is closed by the tin mass which is located in the crucible 5. The contact closure between the bracket 4 and the tin mass is retained even when the tin is cooled to ambient temperature.

Um das beschriebene Gerät zu verwenden, genügt es, die Primärwicklung 2 unter Spannung zu setzen. Der Wechselstrom, der durch diese Primärwicklung läuft, induziert eine Spannung in die Sekundärwicklung, die einen Strom in den Bügel 4 sowie in dem Zinnbad umlaufen läßt. Die Primärwicklung ist so kalkuliert, daß der Joule-Effekt des Sekundärstromes das Zinn im Tiegel 5 zum Schmelzen bringt.To use the device described, it is sufficient to have the To put primary winding 2 under tension. The alternating current running through this primary winding induces a voltage in the secondary winding, which allows a current to circulate in the bracket 4 and in the tin bath. The primary winding is calculated so that the Joule effect of the secondary current causes the tin in the Brings crucible 5 to melt.

Da das Magnetfeld der Primärwicklung im Kern 1 und das von dem Wechselstrom in der Sekundärwicklung geschaffene entgegengesetzt und praktisch gleich sind, entsteht ein Fluchtfeld rechtwinklig zum Kern 1 zwischen den Wicklungen in der Weise, daß die die genannte Sekundärwicklung bildende Windung einenSince the magnetic field of the primary winding in core 1 and that of opposed to the alternating current created in the secondary winding and are practically the same, an escape field is created at right angles to the core 1 between the windings in such a way that that the said secondary winding forming a turn

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Abstoßeffekt erhält, der dahin tendiert, sie von der Primärwicklung 2 zu entfernen. Da der Bügel 4, der fest auf dem Kern aufgekeilt ist, sich nicht unter dieser Abstößwirkung verschieben kann, hat der Teil vom Zinnbad, der zwischen den Bohrungen 7 des Tiegels liegt, die Tendenz, sich nach rechts in Figur 3 zu verschieben. Bevor die Zinnmasse im Tiegel 5 unter diesem Abstoßeffekt in Umlauf kommt, muS sie zunächst schmelzen, was durch thermische Konvektion erfolgt. Sobald die Masse geschmolzen ist, hat das magnetische Fluchtfeld zur Auswirkung, das Verschieben des Zinns, das sich zwischen den öffnungen 7 befindet, längs der Zinnschicht zwischen dem Steg 6 und dem TiegelbodenRepulsive effect, which tends to get them from the primary winding 2 to remove. Because the bracket 4, which is firmly on the core is wedged, cannot move under this repelling effect, the part of the tin bath that is between the holes 7 of the crucible, the tendency to shift to the right in FIG. Before the tin mass in crucible 5 under this When the repulsion effect comes into circulation, it must first melt what takes place by thermal convection. As soon as the mass has melted, the magnetic escape field has the effect of moving the tin that is between the openings 7, along the tin layer between the web 6 and the crucible bottom

ft zu bewirken. Diese Verschiebung läßt den Zinnstand zwischen ^w derto effect ft. This shift makes the Zinnstand between the ^w

dem Steg 6 und der/ Wicklung 2 abgekehrten Endwand des Tiegels 5 ansteigen. Die Wirkung des Magnetfeldes auf das geschmolzene Zinn reicht sogar zur Bewirkung eines Zinnverspritzens 9 oberhalb des Steges 6.the end wall of the crucible 5 facing away from the web 6 and the / winding 2 increase. The effect of the magnetic field on the molten tin is even sufficient to cause tin spraying 9 above of the bridge 6.

Damit dieses Spritzen nicht über den Tiegel 5 hinausreicht, kann man auf verschiedene Mittel zurückgreifen. Das einfachste besteht in der Neigung des Gerätes in der Weise, da@ aas gespritzte Zinn 9 auf den Steg β oder sogar in den Raum zwischen diesem Steg und der der Wicklung 2 zugekehrten E»dwaiä«ä des Tiegels 5 fällt. Wenn man darauf Wert legt, den Tiegel 5 sowie - das gesamte Gerät in horizontaler Lage zu halten _t kann man auch ' eine Düse zwischen der Endwand des Tiegels und dem Steg 6 an der Stelle anordnen, wo das Spritzen 9 entspringt«, Diese Düse kann eine schräge Spalte aufweisen, die den Zinnstrahl ins Innere des Tiegels 5 richtet.Various means can be used so that this spraying does not extend beyond the crucible 5. The simplest is the inclination of the device in such a way that the sprayed tin 9 falls onto the web β or even into the space between this web and that of the crucible 5 facing the winding 2. If one sets out value, the crucible 5 and - _t to keep the whole device in horizontal position can also be 'order a nozzle between the end wall of the crucible and the web 6 at the point where the syringes 9 rises "This nozzle can have an inclined column which directs the tin jet into the interior of the crucible 5.

In beiden Fällen hat der beschriebene Apparat zum Ergebnis, daß ein Zinnvorhang verspritzt wird, der unter der Seiwerte afteinwirkung Konvexform annimmt. Die Ärbeitsbediagmigea des.beschriebenen Gerätes können leicht so bestimmt werden. _e ü&& dieser-. Zinnvorhang eine nicht variable F©rm hat.In both cases, the apparatus described has the result that a tin curtain is sprayed which, under the influence of the side values, assumes a convex shape. The operating conditions of the device described can easily be determined in this way. _e ü && this-. Tin curtain has a non-variable shape.

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Um Schaltkreisteile auf einem Blättchen 10 mit einem gedruckten Schaltkreis su löten, genügt es, dieses Plattchen auf einer Tangente am Gipfel des Vorhangs 9 in der Welse zu bewegen, daß letzterer die untere Fläche des Blättchens IO überstreicht. Je nach dem gegebenen Fall kann letzteres von Hand oder mit Hilfe einer Führung, wie bei bekannten Geräten, verschoben werden.To circuit parts on a leaflet 10 with a printed Solder circuit su, it is sufficient to move this plate on a tangent at the summit of the curtain 9 in the catfish that the latter strokes the lower surface of the leaflet IO. Ever depending on the case, the latter can be done by hand or with help a guide, as in known devices, can be moved.

Statt der Verwendung einer Düse mit einer Spalte zur Verspritzung eines Zinnvorhanges oberhalb des Steges 6 wird man jedoch vorteilhafterweise eine Serie von Düsen verwenden, die aus einer Reihe von kleinen runden Bohrungen bestehen, die getrennte. Strahlen verspritzen. Diese Bohrungen sollen jedoch genügend nahe beieinander liegen, damit diese Strahlen sich miteinander verbinden, und zwar auf der unteren Fläche des Blättchens 10, wenn dieses mit dem verspritzten Zinn in Berührung kommt. Solche Bohrungen '-.ähon nämlich den Vorteil, einen dünneren Zinnfilm auf die untere Fläche des Blättchens 10 aufzubringen.Instead of using a nozzle with a gap for spraying a tin curtain above the web 6, however, a series of nozzles will advantageously be used, which consist of a series of small round bores that separate. Splash rays. These bores should, however, be sufficiently close together so that these rays combine with one another, namely on the lower surface of the leaflet 10 when it comes into contact with the sprayed tin. Such holes' -.ähon namely the advantage of applying a thinner tin film on the lower surface of the leaflet 10th

Um den Apparat auszuschalten, genügt es, den Strom in der Primärwicklung 2 zu unterbrechen und das Zinn im Bad 8 abkühlen zu lassen.To turn off the device, it is enough to put the current in the primary winding Interrupt 2 and let the tin in bath 8 cool down.

BADBATH

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Claims

203H93 claims:

1. Soldering device for circuit elements on a carrier for printed Circuits with a tin bath, with means of melting the tin of this bath and maintaining it the molten state as well as with devices that bring the molten tin in motion in such a way that Above the theoretical surface of the bath, a bubbling of liquid tin arises at rest, its

K envelope surface has an upward convexity and has a position and shape which are at least approximately stable and not variable, characterized in that that said means have a ferromagnetic core in the form of a closed frame, on which a primary winding and a secondary winding next to one another are arranged, which latter consists of a single closed turn and a bracket with low ohms see Resistance and the tin bath includes that this bath is contained in a crucible between the ends of the bracket is arranged, consists of electrically non-conductive material and also consists of non-conductive material Includes guide that extends from a side wall of the crucible

"to the other extending tin layer near the bottom of the crucible delimits, and that an electrical contact between the ends of the bracket and the edges of this tin layer consists.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the contact closure between the temple ends and the bath directly through openings is made which are filled with tin and which are mounted in the side walls of the crucible, and that these walls are clamped between the ends of the bracket strong enough so that the latter seal the openings mentioned and prevent any tin drainage.

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3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the crucible consists of anodically oxidized aluminum.

4. Apparatus according to claim l _r, characterized in that said guide consists of a prism web which has at least approximately rectangular cross-section and extends from one to the other of the two side walls of the crucible which are clamped between the ends of said bracket, this ridge being located closer to the downstream than the upstream end wall of the crucible.

5. Apparatus according to claims 2 and 4, characterized in that said openings are between the crucible bottom and the said web extending from the end face of the latter against the upstream end wall the crucible is swept.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that

it has a series of nozzles between the said Land and the downstream end wall of the crucible are arranged.

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