本发明涉及盾构技术领域，特别是指一种土压传感器及阀门更换工装及其更换方法。
背景技术：
盾构机作为一种先进的隧道施工设备，广泛应用于城市地铁隧道的修建。目前应用比较广泛的盾构机类型为土压平衡盾构机和泥水平衡盾构机，其本质在于通过在土仓或泥水仓建立压力来平衡开挖面压力，以控制隧洞变形和地表沉降。若土仓压力过高或过低，都会造成地面隆起或下沉。因此，为更好、更快地控制地表沉降，在盾构机掘进过程中，在土仓中安装土压传感器进行土仓压力的监测。但在掘进过程中，遇到砂层、粉质粘土等软土地层及埋深较浅，地表沉降难以控制时，土仓需要压力来支撑掌子面，若此时土压传感器与土仓隔绝的密封或阀门损坏，土仓内部渣土泄漏进主机内部，对施工造成一定的风险。以往的土压传感器更换工装只能在带压情况下更换土压传感器元器件，无法更换其密封和阀门。
技术实现要素：
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种土压传感器及阀门更换工装及其更换方法，解决了现有技术中土仓上土压传感器的密封和阀门不易更换的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种土压传感器及阀门更换工装，包括套筒和分块盖板，分块盖板可拆卸设置在套筒上，所述套筒内设有活塞，活塞通过驱动件与套筒活动连接，套筒与活塞之间设有径向膨胀密封件。
优选地，所述套筒为一端开口的筒体，活塞的一端设有定位凸环、另一端与驱动件相连接，定位凸环的外径大于套筒的内径，径向膨胀密封件位于定位凸环与套筒之间，活塞与套筒内壁之间设有第二密封件。
优选地，所述驱动件包括螺纹杆和固定在套筒上的螺母，螺纹杆的一端固定在活塞上、另一端伸出套筒且与螺母螺纹配合。
优选地，所述分块盖板包括左半圆板和右半圆板，左半圆板和右半圆板上均设有让位半圆孔。所述左半圆板和右半圆板上均设有与套筒相连接的第一螺栓和与阀门相连接的第二螺栓。
更换阀门或阀门密封时，驱动件通过顶紧装置固定。所述顶紧装置包括若干个可拆卸连接的固定杆。优选地，所述固定杆包括一个过渡固定杆和若干个连接固定杆，所述过渡固定杆的前端设有用于与驱动件的螺纹杆相连接的第一螺纹孔，过渡固定杆的后端设有连接螺纹孔，所述连接固定杆的一端设有连接螺柱、另一端设有连接螺纹孔，连接螺柱与相邻的连接螺纹孔相配合。
一种土压传感器及阀门更换工装的更换方法，步骤如下：s1：将土压传感器从阀门上拆下，并将套筒、活塞和径向膨胀密封件安装在土压传感器原始位置；s2：旋转驱动件的螺纹杆，活塞对径向膨胀密封件进行挤压，确保套筒周向密封性；s3：安装固定杆，直至固定杆顶紧在后隔板上；s4：拆除分块盖板，然后拆除阀门和/或阀门密封，并将拆下的阀门和/或阀门密封推动至离后隔板最近处；s5：转动与后隔板最近接的连接固定杆，使连接固定杆脱离后隔板，留出阀门和/或阀门密封拆卸空间，将拆除的阀门和/或阀门密封拆下，然后将新阀门和/或阀门密封套在固定杆的连接固定杆上，然后将与后隔板最近接的连接固定杆重新顶紧在后隔板上；s6：将新阀门和/或新阀门密封固定在前隔板上，然后将分块盖板固定在新阀门上；s7：拆除固定杆、活塞和套筒，然后将土压传感器安装至前隔板和新阀门内即可。
步骤s1的具体步骤如下：
s1.1：松开土压传感器与阀门之间的连接，并缓慢向外抽拔土压传感器；
s1.2：当土压传感器的内端面与阀门内断面齐平时，停止向外抽拔土压传感器，然后断开阀门与前隔板之间的连接，并向下推动阀门，使阀门封堵土压传感器的安装腔口；
s1.3：将土压传感器从阀门上拆下，然后将更换工装的套筒、活塞和径向膨胀密封件安装到阀门上，并通过分块盖板固定；
s1.4：然后向上推动阀门，使更换工装对准土压传感器的安装腔，然后将套筒、活塞和径向膨胀密封件推入到土压传感器原始位置即可。
本发明通过更换工装，实现在不需土仓降压的情况下即可完成损坏的阀门密封和阀门的更换，一方面很好的控制地表沉降，另一方面可实现快速实现损坏件的更换、并避免主机内部进水的风险；提高施工安全系数。本发明可调式径向膨胀密封件的设置在含水量较大的砂层、粉质粘土等软土地层或地表沉降控制要求严格的地层中，确保与土压压力保持一致，实现土仓在带压（或高压）情况下，也能对土压传感器底座上损坏的密封和阀门进行安全、高效地更换，且与盾构融合性高，适用范围广，具有较高的推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明更换工装结构示意图。
图2为本发明分块盖板结构示意图。
图3为土压传感器安装示意图。
图4为更换工装安装在阀门上初始位置示意图。
图5为更换工装安装在阀门且对准安装腔示意图。
图6为更换工装进入安装腔示意图。
图7为径向膨胀密封件未压紧状态示意图。
图8为径向膨胀密封件压紧状态示意图。
图9为顶紧装置顶紧在后隔板状态示意图。
图10为拆卸分块盖板状态示意图。
图11为拆卸阀门状态示意图。
图12为顶紧装置脱离后隔板示意图。
图13为连接固定杆结构示意图。
图14为拆卸土压传感器状态示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，实施例1，一种土压传感器及阀门更换工装，包括套筒3和分块盖板5，分块盖板5通过螺钉或螺栓可拆卸设置在套筒3上，所述套筒3内设有活塞1，活塞1通过驱动件与套筒3活动连接，活塞在驱动件的作用下能相对套筒运动，套筒3与活塞1之间设有径向膨胀密封件2，径向膨胀密封件在活塞的挤压作用下，发生径向和轴向形变，对套筒与前隔板（原土压传感器安装腔）之间进行密封，防止土仓内的渣土或泥浆泄漏。
进一步，所述套筒3为一端开口的筒体，活塞1的一端设有定位凸环11、另一端与驱动件相连接，定位凸环11的外径大于套筒3的内径，用于对径向膨胀密封件进行限位固定，径向膨胀密封件2位于定位凸环11与套筒3开口端之间，活塞运动对径向膨胀密封件进行挤压使之发生形变，提高密封性。活塞1与套筒3内壁之间设有第二密封件4，径向膨胀密封件和第二密封件均采用橡胶密封件，提高更换工装的密封性。套筒上根据需要可设置多道径向膨胀密封件，提高其周向密封性。
进一步，所述驱动件包括螺纹杆7和固定在套筒3上的螺母6，螺纹杆7的一端固定在活塞1上（或与活塞一体成型设置）、另一端伸出套筒3且与螺母6螺纹配合。转动螺纹杆带动活塞在套筒内移动，进而实现径向膨胀密封件的压紧与否。
进一步，如图2所示，所述分块盖板5包括左半圆板51和右半圆板52，左半圆板51和右半圆板52能拼装成一个完成的圆形盖板，用于对套筒的固定。左半圆板51和右半圆板52上均设有让位半圆孔53，给螺母让位，防止与螺母发生干涉。所述左半圆板51和右半圆板52上均设有与套筒3相连接的第一螺栓8和与阀门12相连接的第二螺栓10，分别实现与套筒和阀门的可拆卸连接。
如图1、13所示，实施例2，一种土压传感器及阀门更换工装，更换阀门和/或阀门密封时，驱动件通过顶紧装置固定，阀门密封设置在前隔板与阀门之间，顶紧装置通过驱动件对活塞、套筒进行压紧，防止土仓内压力过大，导致活塞、套筒不稳。所述顶紧装置包括若干个可拆卸连接的固定杆9直至顶紧在后隔板上，因为前隔板上安装位置首先，利用后隔板提供支撑。所述固定杆9包括一个过渡固定杆91和若干个连接固定杆92，过渡固定杆91和连接固定杆92轴线位于同一直线上，确保支撑稳定性。所述过渡固定杆91的前端设有用于与驱动件的螺纹杆7相连接的第一螺纹孔93，过渡固定杆91的后端设有连接螺纹孔95，所述连接固定杆92的一端设有连接螺柱94、另一端设有连接螺纹孔95，连接螺柱94与相邻的连接螺纹孔95相配合，通过转动连接固定杆，实现相连两个连接固定杆总长度的调节，使用更加灵活。其他结构与实施例1相同。
实施例3：一种如实施例2所述的土压传感器及阀门更换工装的更换方法，步骤如下：s1：将土压传感器13从阀门12上拆下，并将套筒3、活塞1和径向膨胀密封件2安装在土压传感器13原始位置，如图3所示。具体步骤如下：s1.1：松开土压传感器13与阀门之间的连接螺栓，将导杆上的螺母后移，后用顶杆螺栓缓慢向外顶出土压传感器，即缓慢向外抽拔土压传感器，如图14所示；s1.2：当土压传感器13的内端面与阀门内断面齐平时，停止向外抽拔土压传感器，然后断开阀门与前隔板之间的连接，并向下推动阀门，使阀门封堵土压传感器的安装腔口，如图4所示；s1.3：将土压传感器13从阀门上拆下，然后将更换工装的套筒3、活塞1和径向膨胀密封件2安装到阀门上，并通过分块盖板5固定，如图5所示；s1.4：然后向上推动阀门，使更换工装对准土压传感器的安装腔，如图6所示；然后将套筒3、活塞1和径向膨胀密封件2推入到土压传感器13原始位置即可，如图7所示。
s2：旋转驱动件的螺纹杆7，活塞1对径向膨胀密封件2进行挤压，确保套筒3周向密封性，如图8所示；s3：安装固定杆9，直至固定杆9顶紧在后隔板15上，如图9所示；
s4：拆除分块盖板5，如图10所示，然后拆除阀门12和/或阀门密封16（阀门损坏可只更换阀门、阀门密封损坏可只更换阀门密封，也可两者一起更换），并将拆下的阀门和/或阀门密封推动至离后隔板15最近处；
s5：如图11、12所示，转动与后隔板15最近接的连接固定杆92，使连接固定杆92脱离后隔板15，留出阀门和/或阀门密封拆卸空间，将拆除的阀门和/或阀门密封拆下，然后将新阀门和/或阀门密封套在固定杆9的连接固定杆92上，然后将与后隔板15最近接的连接固定杆92重新顶紧在后隔板上；
s6：将新阀门和/或新阀门密封固定在前隔板14上，然后将分块盖板5固定在新阀门上；
s7：拆除固定杆9、活塞1和套筒3，然后将土压传感器安装至前隔板14和新阀门内即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种土压传感器及阀门更换工装，其特征在于：包括套筒（3）和分块盖板（5），分块盖板（5）可拆卸设置在套筒（3）上，所述套筒（3）内设有活塞（1），活塞（1）通过驱动件与套筒（3）活动连接，套筒（3）与活塞（1）之间设有径向膨胀密封件（2）。
2.根据权利要求1所述的土压传感器及阀门更换工装，其特征在于：所述套筒（3）为一端开口的筒体，活塞（1）的一端设有定位凸环（11）、另一端与驱动件相连接，定位凸环（11）的外径大于套筒（3）的内径，径向膨胀密封件（2）位于定位凸环（11）与套筒（3）之间，活塞（1）与套筒（3）内壁之间设有第二密封件（4）。
3.根据权利要求2所述的土压传感器及阀门更换工装，其特征在于：所述驱动件包括螺纹杆（7）和固定在套筒（3）上的螺母（6），螺纹杆（7）的一端固定在活塞（1）上、另一端伸出套筒（3）且与螺母（6）螺纹配合。
4.根据权利要求1~3任一项所述的土压传感器及阀门更换工装，其特征在于：所述分块盖板（5）包括左半圆板（51）和右半圆板（52），左半圆板（51）和右半圆板（52）上均设有让位半圆孔（53）。
5.根据权利要求4所述的土压传感器及阀门更换工装，其特征在于：所述左半圆板（51）和右半圆板（52）上均设有与套筒（3）相连接的第一螺栓（8）和与阀门（12）相连接的第二螺栓（10）。
6.根据权利要求1~3、5任一项所述的土压传感器及阀门更换工装，其特征在于：更换阀门和/或阀门密封时，驱动件通过顶紧装置固定。
7.根据权利要求6所述的土压传感器及阀门更换工装，其特征在于：所述顶紧装置包括若干个可拆卸连接的固定杆（9）。
8.根据权利要求7所述的土压传感器及阀门更换工装，其特征在于：所述固定杆（9）包括一个过渡固定杆（91）和若干个连接固定杆（92），所述过渡固定杆（91）的前端设有用于与驱动件的螺纹杆（7）相连接的第一螺纹孔（93），过渡固定杆（91）的后端设有连接螺纹孔（95），所述连接固定杆（92）的一端设有连接螺柱（94）、另一端设有连接螺纹孔（95），连接螺柱（94）与相邻的连接螺纹孔（95）相配合。
9.一种如权利要求1~8任一项土压传感器及阀门更换工装的更换方法，其特征在于：步骤如下：s1：将土压传感器（13）从阀门（12）上拆下，并将套筒（3）、活塞（1）和径向膨胀密封件（2）安装在土压传感器（13）原始位置；
s2：旋转驱动件的螺纹杆（7），活塞（1）对径向膨胀密封件（2）进行挤压，确保套筒（3）周向密封性；
s3：安装固定杆（9），直至固定杆（9）顶紧在后隔板（15）上；
s4：拆除分块盖板（5），然后拆除阀门（12）和/或阀门密封（16），并将拆下的阀门和/或阀门密封推动至离后隔板（15）最近处；
s5：转动与后隔板（15）最近接的连接固定杆（92），使连接固定杆（92）脱离后隔板（15），留出阀门和/或阀门密封拆卸空间，将拆除的阀门和/或阀门密封拆下，然后将新阀门和/或阀门密封套在固定杆（9）的连接固定杆（92）上，然后将与后隔板（15）最近接的连接固定杆（92）重新顶紧在后隔板上；
s6：将新阀门和/或新阀门密封固定在前隔板（14）上，然后将分块盖板（5）固定在新阀门上；
s7：拆除固定杆（9）、活塞（1）和套筒（3），然后将土压传感器安装至前隔板（14）和新阀门内即可。
10.根据权利要求9所述的土压传感器及阀门更换工装的更换方法，其特征在于：步骤s1的具体步骤如下：
s1.1：松开土压传感器（13）与阀门之间的连接，并缓慢向外抽拔土压传感器；
s1.2：当土压传感器（13）的内端面与阀门内断面齐平时，停止向外抽拔土压传感器，然后断开阀门与前隔板之间的连接，并向下推动阀门，使阀门封堵土压传感器的安装腔口；
s1.3：将土压传感器（13）从阀门上拆下，然后将更换工装的套筒（3）、活塞（1）和径向膨胀密封件（2）安装到阀门上，并通过分块盖板（5）固定；
s1.4：然后向上推动阀门，使更换工装对准土压传感器的安装腔，然后将套筒（3）、活塞（1）和径向膨胀密封件（2）推入到土压传感器（13）原始位置即可。
技术总结