ES2544261T3 - Threaded stud for rail fixing - Google Patents
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Abstract
Taco roscado para el empotramiento en hormigón en una traviesa de ferrocarril o vía en placa y la unión con arrastre de fuerza con un tornillo de traviesa, que comprende: - un tramo de rosca (14) con pasos de rosca exteriores (18) dispuestos por fuera en el taco roscado (10) y pasos de rosca interiores (19) dispuestos por dentro en el taco roscado; y - un tramo parcial superior (16) sin rosca exterior situado en proximidad de la abertura de taco (26) en el estado montado; presentando el taco roscado (10) dos componentes de materiales diferentes, un cuerpo base (22) de plástico y un anillo cilíndrico (20) de un material de acero que está colocado con arrastre de forma y/o fuerza en el cuerpo base (22), caracterizado por que el coeficiente de dilatación térmica lineal del material de acero del anillo cilíndrico (20) es al menos diez veces más pequeño que el del material de plástico del cuerpo base (22) al que circunda, y el coeficiente de dilatación térmica lineal del material de acero del anillo cilíndrico (20) no supera 3·10-5 1/K.Screw plug for concrete embedment in a railroad track or plate track and the force drag connection with a crossbar screw, comprising: - a thread section (14) with external thread passages (18) arranged by outside in the threaded stud (10) and internal thread passages (19) arranged inside in the threaded stud; and - an upper partial section (16) without external thread located in the vicinity of the block opening (26) in the assembled state; the threaded plug (10) having two components of different materials, a plastic base body (22) and a cylindrical ring (20) of a steel material that is positioned with drag and / or force drag on the base body (22) ), characterized in that the coefficient of linear thermal expansion of the steel material of the cylindrical ring (20) is at least ten times smaller than that of the plastic material of the base body (22) to which it surrounds, and the coefficient of thermal expansion Linear of the steel material of the cylindrical ring (20) does not exceed 3 · 10-5 1 / K.
Description
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DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
Taco roscado para fijación de carril Threaded stud for rail fixing
Campo de la invención Field of the Invention
La invención se refiere a un taco roscado para el empotramiento en hormigón en una traviesa de ferrocarril o vía en placa de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Además, la invención se refiere a una traviesa de ferrocarril o vía en placa con al menos un taco roscado de acuerdo con la invención. The invention relates to a threaded stud for concrete embedment in a rail or plate track in accordance with the preamble of claim 1. In addition, the invention relates to a rail or plate track cross member with at least a threaded stud in accordance with the invention.
Estado de la técnica y planteamiento del problema State of the art and problem statement
Los tacos roscados para el empotramiento en hormigón en una traviesa de ferrocarril se emplean en la construcción de ferrocarriles para la unión del carril y la traviesa. A este respecto, la fijación de carril se une mediante tornillos de traviesa con la traviesa. Los tacos roscados están compuestos a menudo por plástico y, en la fabricación de una traviesa de hormigón o una vía en placa, se pueden colar en esta. Un motivo por el que los tacos frecuentemente están compuestos de plástico consiste en que se debe realizar un aislamiento eléctrico del tornillo de traviesa con respecto a la traviesa y que el plástico es un material económico y fácil de mecanizar y flexible al uso. Threaded studs for concrete embedment in a railroad crossbar are used in the construction of railroads for joining the rail and the crossbar. In this respect, the rail fixing is connected by cross-sectional screws with the cross-section. The threaded studs are often made of plastic and, in the manufacture of a concrete crossbar or a plate track, they can be cast into it. One reason why the studs are often made of plastic is that an electrical insulation of the crossbar screw must be made with respect to the crossbar and that the plastic is an economical material that is easy to machine and flexible to use.
Un inconveniente que resulta a este respecto consiste en que los tacos roscados de plástico muchas veces tienen otras propiedades mecánicas y físicas que el material circundante. En el caso del coeficiente de dilatación térmica, muchos plásticos y también los materiales utilizados habitualmente como material de taco tienen un coeficiente de dilatación térmica aproximadamente 10 veces más grande que el hormigón. En particular en la producción de traviesas de hormigón, aunque también en el funcionamiento posterior, esto puede conducir a inconvenientes, ya que un taco, que en primer lugar está en contacto con arrastre de forma con el hormigón, se dilata más en caso de un aumento de temperatura que el hormigón circundante de modo que se ejerce una presión sobre el hormigón. En el caso de tensiones térmicas altas se pueden producir grietas y huecos en el hormigón alrededor del taco o radialmente. En función del sistema de fijación de carril o sistema tensor específico usado (por ejemplo, una pinza tensora) se introducen fuerzas en la traviesa de hormigón, por lo que se producen tensiones de tracción transversal que pueden provocar un ensanchamiento de grietas y pueden favorecer un consiguiente crecimiento de grietas. De este modo, agua y/o suciedad puede penetrar en el hormigón y, como consecuencia de ello, se pueden producir daños adicionales de la traviesa debido a grietas crecientes, lo que repercute negativamente en la vida útil de la traviesa. A drawback that results in this regard is that threaded plastic studs often have other mechanical and physical properties than the surrounding material. In the case of the thermal expansion coefficient, many plastics and also the materials commonly used as a block material have a thermal expansion coefficient approximately 10 times larger than the concrete. Particularly in the production of concrete sleepers, but also in subsequent operation, this can lead to drawbacks, since a block, which is firstly in contact with concrete drag, expands further in case of a temperature rise than the surrounding concrete so that a pressure is exerted on the concrete. In the case of high thermal stresses, cracks and voids can occur in the concrete around the block or radially. Depending on the rail fastening system or specific tensioning system used (for example, a tensioning clamp), forces are introduced into the concrete crossbar, which causes transverse tensile stresses that can cause a widening of cracks and may favor consequent crack growth. In this way, water and / or dirt can penetrate the concrete and, as a result, additional damage to the sleeper can occur due to increasing cracks, which negatively impacts the lifespan of the sleeper.
El documento GB 961 876 A da a conocer características que entran en el preámbulo de la reivindicación 1. El documento GB 961 877 A y el documento DE 36 22 860 A1 constituyen el estado de la técnica adicional. GB 961 876 A discloses features that fall within the preamble of claim 1. GB 961 877 A and DE 36 22 860 A1 constitute the state of the art.
Exposición de la invención Exhibition of the invention
La invención se basa en el objetivo de desarrollar un taco para el empotramiento en hormigón en una traviesa de ferrocarril o vía en placa que esté caracterizado por un establecimiento reducido de tensión en el material de hormigón circundante. The invention is based on the objective of developing a block for concrete embedment in a railroad track or plate track that is characterized by a reduced tension establishment in the surrounding concrete material.
La solución de este objetivo se consigue, por un lado, mediante el taco roscado descrito en la reivindicación 1. Una solución adicional del objetivo se consigue mediante la traviesa de ferrocarril o vía en placa descritas en la reivindicación 10 que presenta al menos un taco de acuerdo con la invención. The solution of this objective is achieved, on the one hand, by means of the threaded block described in claim 1. An additional solution of the objective is achieved by means of the rail or plate track described in claim 10 which has at least one block of according to the invention.
El taco roscado de acuerdo con la invención para el empotramiento en hormigón en una vía en placa o traviesa de ferrocarril está caracterizado por que presenta un tramo de rosca con pasos de rosca exteriores dispuestos por fuera en el taco roscado y pasos de rosca interiores dispuestos por dentro en el taco roscado y presenta además un tramo parcial superior sin rosca exterior situado en proximidad de la abertura de taco en el estado montado. Está caracterizado además por que presenta dos componentes de materiales diferentes, concretamente un cuerpo base de plástico y un anillo cilíndrico de un material de acero que está colocado con arrastre de forma y/o fuerza en el cuerpo base. The threaded plug according to the invention for embedding in concrete on a rail or railroad track is characterized in that it has a thread section with external thread passages arranged outside on the threaded plug and internal thread passages arranged by inside the threaded block and also has an upper partial section without an external thread located near the block opening in the assembled state. It is further characterized in that it has two different material components, namely a plastic base body and a cylindrical ring of a steel material that is positioned with a drag and / or force on the base body.
El taco roscado de acuerdo con la invención tiene la ventaja de que, debido al anillo cilíndrico de un material de acero, las tensiones producidas por la dilatación del plástico se absorben por este anillo y, por tanto, no se pueden expandir al interior del material de hormigón. De este modo se consigue que se produzcan menos grietas y más pequeñas en el material de hormigón y, por tanto, la traviesa de hormigón alcance una vida útil más larga. De este modo se aplican las propiedades ventajosas de dos materiales en una combinación dura/blanda. The threaded plug according to the invention has the advantage that, due to the cylindrical ring of a steel material, the stresses produced by the expansion of the plastic are absorbed by this ring and, therefore, cannot be expanded inside the material of concrete. In this way it is achieved that less cracks and smaller are produced in the concrete material and, therefore, the concrete sleeper reaches a longer useful life. In this way the advantageous properties of two materials are applied in a hard / soft combination.
Un taco de este tipo se puede fabricar por que el anillo cilíndrico se inserta como pieza de inserción en un molde de inyección, lo que puede tener lugar de forma automatizada, por lo que se puede inyectar material de plástico de modo que el anillo rodee por fuera al taco. A block of this type can be manufactured because the cylindrical ring is inserted as an insert in an injection mold, which can take place automatically, so that plastic material can be injected so that the ring surrounds I went to the taco.
Una forma de realización preferida adicional consiste en que el anillo cilíndrico con el cuerpo base en la posición A further preferred embodiment is that the cylindrical ring with the base body in position
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montada arriba llega hasta la zona de una abertura de introducción para un tornillo de traviesa, aunque, allí, preferiblemente se recubre con un collar de plástico como componente del taco. El collar de plástico debe recubrir la sección transversal del anillo cilíndrico y presentar un grosor de 3 a 5 mm. De este modo se garantiza que existe un aislamiento eléctrico suficiente entre el tornillo de traviesa y el anillo cilíndrico y, además, se contrarresta la corrosión del acero. Esto tiene la ventaja de que las oscilaciones de temperatura más intensas, que se producen en la superficie de la traviesa de ferrocarril o vía en placa, se absorben de la mejor manera mediante un anillo colocado de este modo. mounted above it reaches the area of an introduction opening for a cross-head screw, although, there, it is preferably covered with a plastic collar as a component of the block. The plastic collar should cover the cross section of the cylindrical ring and have a thickness of 3 to 5 mm. This ensures that there is sufficient electrical insulation between the crossbar screw and the cylindrical ring and, in addition, corrosion of the steel is counteracted. This has the advantage that the most intense temperature oscillations, which occur on the surface of the railroad or plate track, are best absorbed by a ring placed in this way.
Además, es preferible que el anillo esté colocado con arrastre de forma y/o fuerza en el cuerpo base del taco mediante una adaptación correspondiente del diámetro interior. De este modo se evitan fijaciones adhesivas, de enganche y otras, lo que conduce a un modo de producción simplificado y costes reducidos. In addition, it is preferable that the ring is positioned with drag and / or force on the base body of the block by a corresponding adaptation of the inner diameter. In this way, adhesive, hook and other fasteners are avoided, which leads to a simplified production mode and reduced costs.
Una realización preferida adicional consiste en que el anillo presente un grosor de pared entre 0,5 mm y 5 mm. Esto tiene la ventaja de que el anillo es lo suficientemente grueso para absorber la dilatación del material de plástico, mientras que al mismo tiempo es lo suficientemente fino para ser eficiente en términos de costes y material. A further preferred embodiment is that the ring has a wall thickness between 0.5 mm and 5 mm. This has the advantage that the ring is thick enough to absorb the expansion of the plastic material, while at the same time it is thin enough to be cost efficient and material.
Además, es preferible que el anillo se extienda en la posición montada hacia abajo hasta el inicio superior de los pasos de rosca exteriores. A este respecto, la ventaja es que el anillo puede rodear la mayor cantidad posible de material y, por tanto, evitar la dilatación de la mayor cantidad posible de material de plástico y, con ello, también la formación de grietas, mientras que al mismo tiempo se ahorra acero, ya que el anillo solo existe en la zona (superior) en la que se producen las diferencias de temperatura más intensas. La zona de plástico inferior con los pasos de rosca exteriores sirve para fijar el taco roscado en el hormigón. In addition, it is preferable that the ring extends in the downwardly mounted position to the upper start of the outer thread passages. In this regard, the advantage is that the ring can surround as much material as possible and, therefore, prevent the expansion of as much plastic material as possible and, thus, also the formation of cracks, while at the same time is saved steel, since the ring only exists in the (upper) zone where the most intense temperature differences occur. The lower plastic zone with the external thread passages is used to fix the threaded plug in the concrete.
De acuerdo con la invención, el coeficiente de dilatación térmica del material de acero del anillo cilíndrico es al menos 10 veces más pequeño que el del material de plástico del cuerpo base al que circunda. Esto tiene la ventaja de que el anillo de acero solo se dilata poco con respecto al plástico en el caso de oscilaciones de temperatura y, por tanto, el anillo puede cumplir especialmente su función, concretamente evitar la expansión del material de plástico también en el caso de temperaturas altas. A este respecto, el coeficiente de dilatación térmica del material del anillo cilíndrico es menor que 3·10-5 1/K. According to the invention, the coefficient of thermal expansion of the steel material of the cylindrical ring is at least 10 times smaller than that of the plastic material of the base body it surrounds. This has the advantage that the steel ring only expands slightly with respect to the plastic in the case of temperature fluctuations and, therefore, the ring can especially fulfill its function, specifically avoiding the expansion of the plastic material also in the case of high temperatures. In this regard, the coefficient of thermal expansion of the cylindrical ring material is less than 3 · 10-5 1 / K.
Una forma de realización preferida adicional consiste en que el coeficiente de dilatación térmica del material de acero corresponde aproximadamente a del del hormigón de la traviesa. A este respecto, repercute ventajosamente que entonces el hormigón y el acero sean muy similares con respecto a su coeficiente de dilatación térmica y, por tanto, no se producen tensiones entre estos dos materiales en el caso de oscilaciones de temperatura. A further preferred embodiment consists in that the coefficient of thermal expansion of the steel material corresponds approximately to that of the concrete of the sleeper. In this regard, it is advantageous that the concrete and steel are then very similar with respect to their coefficient of thermal expansion and, therefore, no stresses occur between these two materials in the case of temperature fluctuations.
Además, es preferible un taco roscado en el que el material de acero esté caracterizado por un módulo de elasticidad tan grande y una dureza tan grande que el anillo cilíndrico colocado en el taco no se puede dilatar o solo ligeramente por el plástico que se expande del cuerpo base en caso de un calentamiento dentro del intervalo de temperatura que se produce con el uso previsto. Por tanto, debido a esta resistencia alta del acero se evitan tensiones de presión entre el taco y el hormigón circundante. El módulo de elasticidad del material del anillo cilíndrico es como máximo de 150 GPa. In addition, a threaded stud is preferable in which the steel material is characterized by a modulus of elasticity so large and a hardness so large that the cylindrical ring placed in the plug cannot be dilated or only slightly by the plastic that expands from the base body in case of heating within the temperature range that occurs with the intended use. Therefore, due to this high strength of the steel, pressure stresses between the block and the surrounding concrete are avoided. The modulus of elasticity of the cylindrical ring material is a maximum of 150 GPa.
De manera ventajosa, el taco roscado está caracterizado por que su rosca exterior es una rosca redonda. Una rosca de este tipo presenta ventajosamente una facilidad de fabricación y una alta resistencia de la unión que se produce de este modo con el hormigón. Además, una rosca redonda ha demostrado ser muy favorable con respecto a la unión con arrastre de fuerza con tensiones radiales entre el taco roscado y el material de hormigón. Advantageously, the threaded stud is characterized in that its outer thread is a round thread. A thread of this type advantageously has a manufacturing facility and a high strength of the joint that is produced in this way with the concrete. In addition, a round thread has proven to be very favorable with respect to the force drag connection with radial tensions between the threaded stud and the concrete material.
Además, es preferible que el taco roscado esté caracterizado por que el anillo cilíndrico sea fino y esté revestido de plástico. A este respecto, el material de acero del anillo cilíndrico se protege frente a influencias externas (por ejemplo, lluvia) y, por tanto, corrosión, lo que repercute ventajosamente en la vida útil a largo plazo del anillo. Además, no es visible desde el exterior. Además, de este modo se asegura que el taco y el tornillo potencialmente incluido en el mismo se aíslan eléctricamente del hormigón circundante, lo que es ventajoso para traviesas que se deben usar sobre trazos electrificados. Dicha envoltura se puede conseguir de manera sencilla en el procedimiento de fundición inyectada mediante recubrimiento por extrusión. In addition, it is preferable that the threaded stud is characterized in that the cylindrical ring is thin and coated with plastic. In this regard, the steel material of the cylindrical ring is protected against external influences (eg, rain) and, therefore, corrosion, which has an advantageous effect on the long-term life of the ring. In addition, it is not visible from the outside. In addition, this ensures that the plug and the screw potentially included in it are electrically isolated from the surrounding concrete, which is advantageous for sleepers that must be used on electrified strokes. Said wrapping can be achieved in a simple manner in the casting process injected by extrusion coating.
Una forma de realización preferida adicional de la invención consiste en que una traviesa de ferrocarril o vía en placa está provista de al menos un taco roscado de acuerdo con una de las formas de realización anteriores. Esto tiene la ventaja de que la traviesa de ferrocarril está caracterizada por una vida útil prolongada debido a las ventajas ya mencionadas anteriormente. A further preferred embodiment of the invention is that a rail or plate rail is provided with at least one threaded stud in accordance with one of the above embodiments. This has the advantage that the railway sleeper is characterized by a long service life due to the advantages already mentioned above.
Breve descripción de las figuras Brief description of the figures
A continuación, la invención se describe meramente a modo de ejemplo mediante las figuras adjuntas, en las que In the following, the invention is described merely by way of example by means of the attached figures, in which
La figura 1 muestra una sección transversal de una primera forma de realización de un taco roscado de acuerdo con la invención; y Figure 1 shows a cross section of a first embodiment of a threaded stud according to the invention; Y
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La figura 2 muestra una segunda forma de realización de un taco roscado de acuerdo con la invención. Figure 2 shows a second embodiment of a threaded stud according to the invention.
Modos de llevar a cabo la invención Ways of carrying out the invention
El taco roscado 10 representado en la figura 1 está compuesto por el cuerpo base 22 de material de plástico y está dividido en un tramo parcial superior 16 sin rosca exterior, un tramo parcial central 14 con pasos de rosca exteriores 18 dispuestos por fuera en el taco roscado 10 y pasos de rosca interiores 28 dispuestos por dentro en el taco roscado y un tramo parcial inferior 12. La rosca interior también puede estar realizada como rosca redonda, aunque con respecto al paso de rosca y la división de rosca se puede diferenciar de la rosca exterior 18. The threaded plug 10 shown in Figure 1 is composed of the base body 22 of plastic material and is divided into an upper partial section 16 without an external thread, a central partial section 14 with external thread passages 18 arranged outside in the block thread 10 and internal thread passages 28 arranged inside the threaded plug and a lower partial section 12. The internal thread can also be made as a round thread, although with respect to the thread pitch and the thread division it can be distinguished from the external thread 18.
El tramo parcial superior 16 está realizado sustancialmente de forma cilíndrica y está configurado en una sola pieza con el tramo de rosca 14 y con el tramo parcial inferior 12. En la circunferencia exterior del tramo parcial inferior 12 pueden estar provistos elementos de unión geométrica en forma de nervaduras que discurren en la dirección longitudinal del taco roscado que evitan o al menos dificultan un giro radial del taco roscado con respecto al material de hormigón circundante tras el recubrimiento por fundición del taco roscado con la masa de hormigón de una traviesa de ferrocarril o vía en placa. The upper partial section 16 is substantially cylindrical in shape and is configured in one piece with the thread section 14 and with the lower partial section 12. On the outer circumference of the lower partial section 12, geometric shaped elements can be provided in the form of ribs that run in the longitudinal direction of the threaded block that prevent or at least hinder a radial rotation of the threaded block with respect to the surrounding concrete material after melting of the threaded block with the concrete mass of a railroad track or track on plate.
El taco roscado representado en la figura 1 está provisto de un anillo cilíndrico 20 de un material de acero que se extiende a lo largo del tramo parcial superior 16 y termina a ras con la abertura superior 26. Está compuesto por acero aunque puede estar compuesto también por otro material caracterizado por un módulo de elasticidad alto y un coeficiente de dilatación térmica que corresponde aproximadamente al del hormigón. El anillo cilíndrico 20 está unido con el cuerpo base 22 del taco roscado al estar inyectado el tramo parcial superior 16 del cuerpo base 22 en el anillo cilíndrico 20. El taco roscado se produce, por tanto, al insertarse el anillo cilíndrico en el molde de inyección y, a continuación, se inyecta el material de plástico del cuerpo base 22 de manera correspondiente a la conformación representada en la figura 1. El anillo cilíndrico tiene a este respecto un grosor de pared entre 0,5 mm y 5 mm de modo que, con poco empleo de material, se garantiza una resistencia suficiente para absorber la dilatación del material de plástico. The threaded stud shown in Figure 1 is provided with a cylindrical ring 20 of a steel material that extends along the upper partial section 16 and ends flush with the upper opening 26. It is made of steel although it can also be composed by another material characterized by a modulus of high elasticity and a coefficient of thermal expansion corresponding approximately to that of concrete. The cylindrical ring 20 is connected with the base body 22 of the threaded block when the upper partial section 16 of the base body 22 is injected into the cylindrical ring 20. The threaded block is therefore produced when the cylindrical ring is inserted into the mold of injection, and then the plastic material of the base body 22 is injected correspondingly to the conformation shown in Figure 1. The cylindrical ring in this respect has a wall thickness between 0.5 mm and 5 mm so that With little use of material, sufficient strength is guaranteed to absorb the expansion of the plastic material.
Tal como se puede ver en la figura 1, el anillo cilíndrico 20 en la posición montada representada en la figura con una orientación sustancialmente perpendicular del eje longitudinal del taco roscado termina arriba a ras con el tramo parcial superior 16 del cuerpo base. As can be seen in Figure 1, the cylindrical ring 20 in the assembled position shown in the figure with a substantially perpendicular orientation of the longitudinal axis of the threaded stud ends up flush with the upper partial section 16 of the base body.
En general, el anillo cilíndrico 20 con el cuerpo base 22 debe llegar hasta la zona de la abertura de introducción, aunque, allí, debe estar recubierto por un collar de plástico 24 aislante como componente del taco. El collar de plástico presenta un grosor de 3 mm a 5 mm. La función de un collar de plástico sobre el anillo cilíndrico consiste en fabricar un aislamiento eléctrico suficiente entre un tornillo de traviesa enroscado en el taco y el anillo cilíndrico. Además, el collar de plástico contrarresta la corrosión del anillo. In general, the cylindrical ring 20 with the base body 22 must reach the area of the introduction opening, although, there, it must be covered by an insulating plastic collar 24 as a component of the block. The plastic collar has a thickness of 3 mm to 5 mm. The function of a plastic collar on the cylindrical ring is to manufacture a sufficient electrical insulation between a cross-head screw screwed into the block and the cylindrical ring. In addition, the plastic collar counteracts ring corrosion.
La forma de realización representada en la figura 2 corresponde sustancialmente a la de acuerdo con la figura 1, por lo que los números de referencia de esta figura se adoptan en este caso, aunque se diferencia por un revestimiento adicional del anillo de acero en forma del collar de plástico 24. Este revestimiento está realizado en la circunferencia exterior de todo el anillo de acero y evita que el anillo de acero entre en contacto directo con el entorno y, por tanto, se corroa o establezca un contacto eléctrico no deseado de un tornillo enroscado en el taco con la traviesa o la vía en placa. The embodiment represented in Figure 2 corresponds substantially to that in accordance with Figure 1, whereby the reference numbers of this figure are adopted in this case, although it is distinguished by an additional coating of the steel ring in the form of plastic collar 24. This coating is made on the outer circumference of the entire steel ring and prevents the steel ring from coming into direct contact with the environment and, therefore, corrodes or establishes an unwanted electrical contact of a screw screwed into the block with the sleeper or the plate track.
4 4
Claims (9)
- 4.Four.
- Taco roscado de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el anillo cilíndrico (20) presenta un grosor de pared entre 0,5 mm y 5 mm. Threaded stud according to one of the preceding claims, characterized in that the cylindrical ring (20) has a wall thickness between 0.5 mm and 5 mm.
- 5. 5.
- Taco roscado de acuerdo con la reivindicación 2 o una de las reivindicaciones 3 y 4, cuando estas aluden a la Threaded stud according to claim 2 or one of claims 3 and 4, when these refer to the
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