CN117999984B - 一种实验室用土壤灌溉及翻土装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实验室用土壤灌溉及翻土装置，涉及土壤灌溉技术领域，包括培育箱，所述培育箱内设置有分隔板，所述培育箱内设有安装板、灌溉组件、驱动组件和多组弹簧管组件，多组弹簧管组件均匀分布在土壤腔内，所述弹簧管组件可进行周向和轴向的变形；灌溉组件包括固定安装于安装板上的储水箱和定位环，还包括多个设置于弹簧管组件上的喷头结构，在定位环内壁开设有环槽，所述环槽内设置有多组抽水皮管，所述储水箱内贯穿设置有转动轴，所述转动轴上固定安装有用于驱动抽水皮管进行抽水的挤压件。本发明通过旋转状设计弹簧管，环绕植株根系分布，确保水流直接均匀地到达根系周围，实现精准灌溉，实现了根部水分均匀供给。

Description

一种实验室用土壤灌溉及翻土装置

技术领域

本发明涉及土壤灌溉技术领域，尤其涉及一种实验室用土壤灌溉及翻土装置。

背景技术

植物在种植之前，了解其特性是至关重要的，因为这有助于为植物提供最佳的生长环境，确保其健康生长并达到预期的产量和质量。植物特性中的生长状态与湿度之间的关系，对于决定耕作方式和灌溉方式具有决定性的意义，在植物栽培实验中，可以通过设置不同湿度的环境，观察植物的生长情况，可以通过控制灌溉量来实现，在实验过程中，记录植物的生长速度、叶片颜色、根系发育等指标，以便评估湿度对植物生长的影响，对于农业生产、园艺设计以及生态保护具有重要的指导意义。

现有技术中，植物栽培试验的常用灌溉方式包括滴灌、喷灌和浇灌，水流浇在土壤表面，通过土壤间隙下渗到植株根部，由于土壤对水流具有较大的缓冲效果，在水流下渗的同时，也会向周边辐射，实际的浇灌量不能很好地体现作用在植株根系的水分量，并且由于土壤地往往上层土壤含水量较大，底层土壤却保持干燥的状态，难以实现精准灌溉，影响实验数据的准确性。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中灌溉时水分不能精准控制在植株根系，影响实验数据准确性的问题，而提出的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种实验室用土壤灌溉及翻土装置，包括培育箱，所述培育箱内设置有分隔板，在所述分隔板上方形成土壤腔，所述培育箱内设有：

多组弹簧管组件，均匀分布在土壤腔内，所述弹簧管组件可进行周向和轴向的变形；

安装板，设置于分隔板下方，所述安装板上设置有用于驱动弹簧管组件轴向变形的抵接结构；

灌溉组件，包括固定安装于安装板上的储水箱和定位环，还包括多个设置于弹簧管组件上的喷头结构，在定位环内壁开设有环槽，所述环槽内设置有多组抽水皮管，所述抽水皮管数量与弹簧管组件数量一致，所述抽水皮管输出端向外延伸并与喷头结构连通，所述抽水皮管输入端延伸至储水箱的底部并设置有电磁阀；

所述储水箱内贯穿设置有转动轴，所述转动轴外壁固定设置有多个搅拌杆，所述转动轴上固定安装有用于驱动抽水皮管进行抽水的挤压件；

驱动组件，包括用于间歇驱动弹簧管组件转动的驱动环，所述培育箱底部设置有用于驱动转动轴和驱动环转动的电机。

优选地，所述弹簧管组件包括：

安装环，多个所述安装环相互连接并与培育箱内壁固定连接形成刚性整体结构；

驱动柱，贯穿分隔板和安装板，所述驱动柱活动设置于分隔板，在驱动柱顶端设置有湿度传感器，所述湿度传感器与相对应的抽水皮管上安装的电磁阀电性连接；

弹簧管，固定连接在安装环和驱动柱之间，所述抽水皮管输出端连接在驱动柱外壁并与弹簧管内部空腔连通。

优选地，所述弹簧管为上宽下窄的锥形螺旋状管。

优选地，所述喷头结构等距分布于弹簧管内侧，所述喷头结构包括固定安装于弹簧管内侧壁并与弹簧管内部空腔连通的套管，所述套管内滑动设置有封堵管，所述封堵管与套管侧壁均开设有多个喷孔，所述封堵管与套管之间设置有弹簧，通过所述封堵管轴向滑动，使所述封堵管与套管上的喷孔重合时形成排水通路、错位时实现封堵。

优选地，所述电机的输出端固定设置有驱动齿轮，所述转动轴外壁固定设置有从动齿轮，所述驱动环内侧壁设置有从动齿环，所述驱动齿轮分别与从动齿轮和从动齿环相啮合。

优选地，所述培育箱底部垂直设置有多根导向柱，多根所述导向柱滑动连接有同一个固定板，所述固定板与培育箱底部之间设置有气缸，所述电机安装于固定板上，所述从动齿轮与从动齿环在垂直方向上错位设置，通过所述气缸改变电机高度，可改变驱动齿轮与从动齿轮以及从动齿环的啮合状态。

优选地，所述驱动齿轮的厚度为从动齿轮与从动齿环厚度之和，并且所述驱动齿轮的齿牙边缘做倒角处理。

优选地，所述挤压件包括固定安装在转动轴上的安装盘，所述安装盘外周面等距设置有多个安装杆，所述安装杆远离安装盘一端转动设置有挤压轮，所述挤压轮与环槽相适配对抽水皮管进行挤压；

所述安装杆数量多于抽水皮管数量，相邻两个安装杆的安装夹角小于抽水皮管水平部分的间隔夹角。

优选地，所述驱动环外壁间隔设置有多个弧形齿条，所述驱动柱底端设置有齿柱，所述弧形齿条与齿柱的有效齿数一致，在驱动环转动时，所述弧形齿条可与齿柱间歇啮合，并且所述齿柱高度大于弧形齿条。

优选地，所述抵接结构包括固定设置于安装板上的楔形环，所述楔形环与驱动柱同轴设置，在所述驱动柱外固定套设有抵接管，所述抵接管与楔形环相向的一端面均为斜面。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

精准灌溉：通过旋转状设计弹簧管，环绕植株根系分布，通过内侧设置喷头结构，确保水流直接均匀地到达根系周围，实现精准灌溉，实现了根部水分均匀供给，避免了根部水分不均匀的问题，同时能够减少水的浪费，提高水资源利用效率，有助于节约水资源，降低灌溉成本。

自动化控制：弹簧管组件底部设置湿度传感器，可实时监测植株根系部分的湿度，配合抽水皮管上的电磁阀，在达到预设湿度后实现自动断停功能，自动化程度高，减少人工干预，并且由于多个抽水皮管和湿度传感器独立控制，可以对不同植株设置不同的施水量，记录不同湿度的环境，观察植物的生长情况，以便评估湿度对植物生长的影响。

水肥混合搅拌：在抽排水的过程中，通过转动轴带动搅拌杆转动，实现对储水箱内水肥混合物的搅拌，确保植物获得均衡的水肥供给。

土壤结构改善：通过驱动环转动，控制弹簧管进行轴向变形和周向收卷，在弹簧管轴向变形时，对根系周围的土壤进行纵向的松动，通过喷头结构自身长度的延伸，在弹簧管周向收卷时，对土壤进行周向松动，改善土壤结构，有利于根系生长和土壤通气排水，并且由于弹簧管进行轴向变形和周向收卷过程，均在小范围内进行，并配合复位，减少翻土过程对植株根须的损伤。

灌溉和松土功能结合：通过气缸伸缩，可控制驱动齿轮的位置，切换驱动齿轮与转动轴和驱动环的传动连接状态，既可以同时进行灌溉和松土，也可以单独进行灌溉或松土其中一项，提高了装置的灵活性和多功能性。

附图说明

图1为本发明提出的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置的内部结构示意图一；

图3为本发明提出的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置的内部结构示意图二；

图4为本发明提出的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置中弹簧管组件的结构示意图；

图5为本发明提出的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置的结构示意图；

图6为弹簧管组件与植株栽种的位置关系结构示意图；

图7为本发明提出的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置中灌溉组件的结构示意图；

图8为本发明提出的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置中灌溉组件的剖视结构示意图；

图9为本发明提出的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置中喷头结构弹簧压缩状态的结构示意图；

图10为本发明提出的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置中驱动组件的结构示意图。

图中：1、培育箱；2、分隔板；3、安装板；31、楔形环；4、弹簧管组件；41、安装环；42、弹簧管；43、驱动柱；431、齿柱；432、抵接管；433、湿度传感器；5、灌溉组件；51、储水箱；52、定位环；521、环槽；53、抽水皮管；54、转动轴；541、从动齿轮；55、挤压件；551、安装盘；552、安装杆；553、挤压轮；56、喷头结构；561、套管；562、封堵管；563、喷孔；57、搅拌杆；6、驱动组件；61、驱动环；611、从动齿环；612、弧形齿条；62、电机；621、驱动齿轮；63、气缸。

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、完整的描述，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。

参照图1-4，一种实验室用土壤灌溉及翻土装置，包括培育箱1，培育箱1内设置有分隔板2，在分隔板2上方形成土壤腔，培育箱1内设有安装板3、灌溉组件5、驱动组件6和多组弹簧管组件4，多组弹簧管组件4均匀分布在土壤腔内，土壤覆盖住弹簧管组件4，植株种植在弹簧管组件4内，在驱动组件6的作用下，通过灌溉组件5对植株根部进行精准灌溉，同时驱动组件6可以驱动弹簧管组件4进行周向和轴向的变形，使水分施加更加均匀，同时可以通过弹簧管组件4的变形，对土壤进行松动，改善土壤结构，有利于根系生长和土壤通气排水。

安装板3设置于分隔板2下方，培育箱1为分体式结构，可进行拆分，从而暴露出安装板3，便于该土壤灌溉及翻土装置的组装。

参照图4-6，弹簧管组件4包括安装环41、驱动柱43和弹簧管42，多个安装环41相互连接并与培育箱1内壁固定连接形成刚性整体结构，安装环41与培育箱1内壁连接，位置保持不变，植株种植时，位于安装环41的中心位置，驱动柱43贯穿分隔板2和安装板3，驱动柱43活动设置于分隔板2，驱动柱43可以在分隔板2上转动同时也可以进行轴向位移，弹簧管42固定连接在安装环41和驱动柱43之间，当驱动柱43转动时，会带动弹簧管42转动，使弹簧管42收卷，实现周向变形，当驱动柱43轴向运动时，会压缩弹簧管42，使弹簧管42收缩，实现轴向变形。

灌溉组件5包括固定安装于安装板3上的储水箱51和定位环52，定位环52与安装板3位置齐平，储水箱51安装于安装板3的底面，并且定位环52与储水箱51处于同轴状态，还包括多个设置于弹簧管组件4上的喷头结构56，在定位环52内壁开设有环槽521，环槽521内设置有多组抽水皮管53，抽水皮管53与环槽521内壁贴合，抽水皮管53数量与弹簧管组件4数量一致，并且抽水皮管53与弹簧管组件4一一对应，定位环52上开设有多个与环槽521连通的缺口，抽水皮管53安装时卡入环槽521内，将抽水皮管53一端向上弯折卡入上方的缺口内向外延伸，另一端向下弯折卡入下方的缺口内向外延伸，位于环槽521内抽水皮管53可通过胶粘的方式进行固定，抽水皮管53输出端向外延伸并与喷头结构56连通，具体的，抽水皮管53输出端连接在驱动柱43外壁并与弹簧管42内部空腔连通，喷头结构56也与弹簧管42内部空腔连通，储水箱51连接有延伸出培育箱1的注水管，通过注水管将水灌装进储水箱51内，通过抽水皮管53将储水箱51内的水抽送至弹簧管42的内部空腔，再通过弹簧管42上安装的喷头结构56将水喷出，实现浇灌。

抽水皮管53输入端延伸至储水箱51的底部并设置有电磁阀，在驱动柱43顶端设置有湿度传感器433，湿度传感器433与相对应的抽水皮管53上安装的电磁阀电性连接，在浇灌过程中，通过湿度传感器433实时监测植株根系的湿度，在土壤湿度达到预设数值后，通过控制电磁阀关闭，停止灌溉作业，实现自动断停功能，自动化程度高，减少人工干预，并且由于多个抽水皮管53和湿度传感器433独立成对控制，可以对不同植株对应的湿度传感器433设置不同的阈值，进而控制施水量，记录不同湿度的环境，观察植物的生长情况，以便评估湿度对植物生长的影响。

储水箱51内贯穿设置有转动轴54，转动轴54上固定安装有用于驱动抽水皮管53进行抽水的挤压件55，抽水皮管53进行抽排水，主要通过转动轴54转动，带动挤压件55对抽水皮管53进行挤压，使抽水皮管53内的水单向流动，在大气压的作用下，连续不断地对储水箱51内的水进行抽送，转动轴54外壁固定设置有多个搅拌杆57，由于抽水的过程需要驱动转动轴54转动，通过转动轴54转动，带动搅拌杆57转动，可以对储水箱51内的水进行搅拌，有需要使用水溶性化肥灌溉需求时，将水肥混合物注入储水箱51，通过搅拌杆57转动，对储水箱51内水肥混合物的搅拌，保证水肥混合的均匀性，放置长时间静置导致肥料沉淀，影响施肥效果，确保植株获得均衡的水肥供给。

喷头结构56等距分布于弹簧管42内侧，弹簧管42为上宽下窄的锥形螺旋状管，植株种植完成后，植株根须呈辐射状向外延展，锥形螺旋状的弹簧管42截面更加符合根须的生长方式，使得喷头结构56更加贴近根系，因此在施水时，确保水流直接均匀地到达根系周围，水分能够与根须充分接触，实现精准灌溉，实现了根部水分均匀供给，同时弹簧管42的变形，符合根须轮廓，保证松土效果。

参照图4和图7-8，挤压件55包括固定安装在转动轴54上的安装盘551，安装盘551外周面等距设置有多个安装杆552，转动轴54转动时，带动安装盘551转动，使多个安装杆552绕转动轴54轴线转动，安装杆552远离安装盘551一端转动设置有挤压轮553，挤压轮553与环槽521相适配对抽水皮管53进行挤压，安装杆552转动时，挤压轮553会在环槽521内滚动，挤压轮553将位于环槽521内将抽水皮管53挤压扁平，使抽水皮管53内的水流截断，当挤压轮553向前滚动时，将挤压轮553前方抽水皮管53内的水向前挤压输送，同时在挤压轮553后方的抽水皮管53失去挤压恢复原状后，形成低压区，将储水箱51内的水抽上来，直至挤压轮553与该段抽水皮管53脱离后，相邻的挤压轮553从后方介入，对抽水皮管53进行挤压输送，随着安装盘551连续转动，在多个挤压轮553连续循环的挤压输送，实现将储水箱51内的水，通过抽水皮管53向喷头结构56连续输送，通过挤压轮553挤压抽水的方式，可以通过单动力源实现多个抽水皮管53同时进行抽排水，效率更高，并且配合电磁阀控制抽水皮管53的进水开关，即可实现多个抽水皮管53的独立出水，并且在电磁阀关闭后，水流无法进入抽水皮管53，抽水皮管53始终保持压瘪状态，并不会对转动轴54造成输出负荷，因此也保证了转动轴54的正常运转。

安装杆552数量多于抽水皮管53数量，相邻两个安装杆552的安装夹角小于抽水皮管53水平部分的间隔夹角，挤压轮553挤压抽水皮管53进行抽水时，该挤压轮553在与抽水皮管53脱离之前，后方相邻的挤压轮553已经对该段抽水皮管53进行加压，保证了每段抽水皮管53任何状态下至少具有一个挤压轮553进行挤压，使抽水皮管53处于截断状态，确保水流的单向输送。

参照图4和9，喷头结构56包括固定安装于弹簧管42内侧壁并与弹簧管42内部空腔连通的套管561，套管561内滑动设置有封堵管562，套管561与封堵管562远离弹簧管42的一端均为封堵状态，封堵管562与套管561之间设置有弹簧，初始状态下，弹簧处于最大伸长状态，使封堵管562与套管561远离弹簧一端相抵，封堵管562内压力增大会驱动弹簧压缩，封堵管562内压力恢复后，在弹簧的作用下使封堵管562复位，封堵管562与套管561侧壁均开设有多个喷孔563，通过封堵管562轴向滑动，使封堵管562与套管561上的喷孔563重合时形成排水通路、错位时实现封堵，初始状态下，封堵管562与套管561上的喷孔563错位封堵，当水流进入弹簧管42内并分别流入对应的套管561和封堵管562内，随着水压的上升，驱动封堵管562向外滑动，使喷孔563对齐，此时水流通过喷孔563向外喷出，由于多个喷头结构56相互连通，因此各个套管561内压力一致，保证各个喷头结构56排水量一致，防止靠近抽水皮管53一侧喷头结构56出水量大于远离抽水皮管53一侧喷头结构56，并且由于弹簧管42为上宽下窄的锥形螺旋状管，在喷头结构56均匀分布的情况下，弹簧管42上方的喷头结构56密度会大于下方，在此配置下，植株根须末端喷头结构56数量较少，因此上方根系的给水量较大，下方根须末端的给水量小，由于上方根系密集，数量更多，需水量大，通过上述方式控制给水量，提高了根部水分供给均匀性。

安装板3上设置有用于驱动弹簧管组件4轴向变形的抵接结构，抵接结构包括固定设置于安装板3上的楔形环31，楔形环31与驱动柱43同轴设置，在驱动柱43外固定套设有抵接管432，抵接管432与楔形环31相向的一端面均为斜面，由于弹簧管42的弹力，抵接管432的斜面与楔形环31的斜面相抵，在驱动柱43转动时，弹簧管42收紧进行周向变形，同时抵接管432与楔形环31斜面逐渐错位，使驱动柱43轴向上移，使弹簧管42轴向变形。

参照图2-4和图10，驱动组件6包括用于间歇驱动弹簧管组件4转动的驱动环61，间歇驱动的有效驱动范围是转动一圈，培育箱1底部设置有用于驱动转动轴54和驱动环61转动的电机62，通过驱动环61对弹簧管组件4进行间歇驱动，在驱动柱43驱动弹簧管42变形后自动复位，避免抽水皮管53在驱动柱43表面缠绕，同时可以避免由于弹簧管42形变量过大损伤根系。

由于套管561具有一定长度，安装在弹簧管42内侧会延伸至根系的缝隙中，随着弹簧管42轴向变形和周向收紧，套管561的位置也随着变化，因此出水位置同样在变化，保证出水均匀性，由于驱动环61间歇驱动弹簧管组件4，在驱动环61失去对弹簧管42的驱动力后，弹簧管42在自身弹力作用下旋转复位，抵接管432与楔形环31斜面旋转一圈后再次反向转动一圈，产生撞击，对弹簧管42造成抖动效果，套管561的位置变化会提高对土壤松动的效果，撞击产生的抖动进一步提高松土效果，改善土壤结构，有利于根系生长和土壤通气排水。

参照图4和10，电机62的输出端固定设置有驱动齿轮621，转动轴54外壁固定设置有从动齿轮541，驱动环61内侧壁设置有从动齿环611，驱动齿轮621分别与从动齿轮541和从动齿环611相啮合，通过电机62控制驱动齿轮621转动，带动从动齿环611和从动齿轮541转动，从动齿轮541转动驱动转动轴54转动，实现排水灌溉，从动齿环611转动带动驱动环61转动，实现对驱动柱43的间歇驱动。

参照图4和10，培育箱1底部垂直设置有多根导向柱，多根导向柱滑动连接有同一个固定板，固定板与培育箱1底部之间设置有气缸63，电机62安装于固定板上，从动齿轮541与从动齿环611在垂直方向上错位设置，通过气缸63改变电机62高度，可改变驱动齿轮621与从动齿轮541与从动齿环611的啮合状态，驱动齿轮621的厚度为从动齿轮541与从动齿环611厚度之和，保证驱动齿轮621可以与错位状态的从动齿轮541与从动齿环611同时啮合。

由于从动齿轮541与从动齿环611在垂直方向上错位设置，通过气缸63改变电机62位置，同时驱动齿轮621的高度位置也发生变化，当驱动齿轮621与从动齿轮541完成错位时脱离啮合状态，当驱动齿轮621与从动齿环611完全错位时脱离啮合状态，因此可以通过改变驱动齿轮621的高度位置，有选择性地控制驱动齿轮621与从动齿轮541或者从动齿环611其中一个啮合，并且驱动齿轮621的齿牙边缘做倒角处理，便于驱动齿轮621的齿牙从脱离状态插入从动齿轮541或从动齿环611的齿牙内完成啮合，当驱动齿轮621只与从动齿轮541啮合时，电机62只驱动转动轴54转动，进行灌溉，当驱动齿轮621只与从动齿环611啮合时，电机62只驱动驱动环61转动，在不进行灌溉的情况下，控制弹簧管42变形，单独实现松土，因此本实验室用土壤灌溉及翻土装置，既可以同时进行灌溉和松土，也可以单独进行灌溉或松土其中一项，提高了装置的灵活性和多功能性。

参照图4和10，为了实现驱动环61与驱动柱43间歇传动，在驱动环61外壁间隔设置有多个弧形齿条612，驱动柱43底端设置有齿柱431，在驱动环61转动时，弧形齿条612可与齿柱431间歇啮合，通过驱动环61连续转动，在弧形齿条612与齿柱431啮合时，驱动齿柱431转动驱动柱43转动带动弹簧管42变形，在弧形齿条612与齿柱431脱离后，弹簧管42带动驱动柱43复位，齿柱431也回到初始位置，直至间隔位置的弧形齿条612再次与齿柱431啮合，因此驱动环61连续转动时，齿柱431运动状态为往复式的正反向转动，弧形齿条612与齿柱431的有效齿数一致，保证间隔驱动每次齿柱431转动范围为一圈，并且齿柱431高度大于弧形齿条612，保证齿柱431随着驱动柱43轴向运动时，齿柱431与弧形齿条612保持啮合状态。

本发明具体工作原理如下：

使用时，将土壤淹没土壤腔，覆盖住弹簧管组件4，将植株种植在弹簧管组件4内，位于安装环41的中心位置，通过注水管将水灌注进储水箱51内。

根据植株生长需要，进行灌溉和翻土，通过电机62控制驱动齿轮621转动，带动从动齿环611和从动齿轮541转动，从动齿轮541转动驱动转动轴54转动，带动安装盘551转动，使多个安装杆552绕转动轴54轴线转动，挤压轮553会在环槽521内滚动，挤压轮553将位于环槽521内将抽水皮管53挤压扁平，使抽水皮管53内的水流截断，当挤压轮553向前滚动时，将挤压轮553前方抽水皮管53内的水向前挤压输送，同时在挤压轮553后方的抽水皮管53失去挤压恢复原状后，形成低压区，将储水箱51内的水抽上来，直至挤压轮553与该段抽水皮管53脱离后，相邻的挤压轮553从后方介入，对抽水皮管53进行挤压输送，随着安装盘551连续转动，在多个挤压轮553连续循环的挤压输送，实现将储水箱51内的水，通过抽水皮管53输送至弹簧管42内部空腔内，当水流进入弹簧管42内并分别流入对应的套管561和封堵管562内，随着水压的上升，驱动封堵管562向外滑动，使喷孔563对齐，此时水流通过喷孔563向外喷出，对植株根部进行精准灌溉。

同时，从动齿环611转动，弧形齿条612与齿柱431啮合时，驱动齿柱431转动驱动柱43转动带动弹簧管42变形，在弧形齿条612与齿柱431脱离后，弹簧管42带动驱动柱43复位，齿柱431也回到初始位置，直至间隔位置的弧形齿条612再次与齿柱431啮合，因此驱动环61连续转动时，驱动柱43运动状态为往复式的正反向转动。

当驱动柱43正向转动时，会带动弹簧管42收卷，实现周向变形，并在驱动柱43反向转动时复位，在驱动柱43转动的同时，抵接管432与楔形环31斜面逐渐错位，使驱动柱43轴向运动，压缩弹簧管42，使弹簧管42收缩，实现轴向变形，对土壤进行松动，改善土壤结构，有利于根系生长和土壤通气排水。

必要时，通过气缸63改变驱动齿轮621的高度位置，有选择性地控制驱动齿轮621与从动齿轮541或者从动齿环611其中一个啮合，单独进行灌溉或松土其中一项，提高了装置的灵活性和多功能性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种实验室用土壤灌溉及翻土装置，包括培育箱（1），所述培育箱（1）内设置有分隔板（2），在所述分隔板（2）上方形成土壤腔，其特征在于，所述培育箱（1）内设有：

多组弹簧管组件（4），均匀分布在土壤腔内，且弹簧管组件（4）可进行周向和轴向的变形；

安装板（3），设置于分隔板（2）下方，所述安装板（3）上设置有用于驱动弹簧管组件（4）轴向变形的抵接结构，抵接结构包括固定设置于安装板（3）上的楔形环（31），楔形环（31）与驱动柱（43）同轴设置，在所述驱动柱（43）外固定套设有抵接管（432），抵接管（432）与楔形环（31）相向的一端面均为斜面；

灌溉组件（5），包括固定安装于安装板（3）上的储水箱（51）和定位环（52），还包括多个设置于弹簧管组件（4）上的喷头结构（56），在定位环（52）内壁开设有环槽（521），所述环槽（521）内设置有多组抽水皮管（53），所述抽水皮管（53）数量与弹簧管组件（4）数量一致，所述抽水皮管（53）输出端向外延伸并与喷头结构（56）连通，所述抽水皮管（53）输入端延伸至储水箱（51）的底部并设置有电磁阀；

所述储水箱（51）内贯穿设置有转动轴（54），所述转动轴（54）外壁固定设置有多个搅拌杆（57），所述转动轴（54）上固定安装有用于驱动抽水皮管（53）进行抽水的挤压件（55），所述挤压件（55）包括固定安装在转动轴（54）上的安装盘（551），所述安装盘（551）外周面等距设置有多个安装杆（552），所述安装杆（552）远离安装盘（551）一端转动设置有挤压轮（553），所述挤压轮（553）与环槽（521）相适配对抽水皮管（53）进行挤压；所述安装杆（552）数量多于抽水皮管（53）数量，相邻两个安装杆（552）的安装夹角小于抽水皮管（53）水平部分的间隔夹角；

驱动组件（6），包括用于间歇驱动弹簧管组件（4）转动的驱动环（61），所述培育箱（1）底部设置有用于驱动转动轴（54）和驱动环（61）转动的电机（62）；

所述弹簧管组件（4）包括：安装环（41），多个所述安装环（41）相互连接并与培育箱（1）内壁固定连接形成刚性整体结构；

驱动柱（43），贯穿分隔板（2）和安装板（3），所述驱动柱（43）活动设置于分隔板（2），在驱动柱（43）顶端设置有湿度传感器（433），所述湿度传感器（433）与相对应的抽水皮管（53）上安装的电磁阀电性连接；

弹簧管（42），固定连接在安装环（41）和驱动柱（43）之间，所述抽水皮管（53）输出端连接在驱动柱（43）外壁并与弹簧管（42）内部空腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置，其特征在于，所述弹簧管（42）为上宽下窄的锥形螺旋状管。

3.根据权利要求2所述的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置，其特征在于，所述喷头结构（56）等距分布于弹簧管（42）内侧，所述喷头结构（56）包括固定安装于弹簧管（42）内侧壁并与弹簧管（42）内部空腔连通的套管（561），所述套管（561）内滑动设置有封堵管（562），所述封堵管（562）与套管（561）侧壁均开设有多个喷孔（563），所述封堵管（562）与套管（561）之间设置有弹簧，通过所述封堵管（562）轴向滑动，使所述封堵管（562）与套管（561）上的喷孔（563）重合时形成排水通路、错位时实现封堵。

4.根据权利要求3所述的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置，其特征在于，所述电机（62）的输出端固定设置有驱动齿轮（621），所述转动轴（54）外壁固定设置有从动齿轮（541），所述驱动环（61）内侧壁设置有从动齿环（611），所述驱动齿轮（621）分别与从动齿轮（541）和从动齿环（611）相啮合。

5.根据权利要求4所述的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置，其特征在于，所述培育箱（1）底部垂直设置有多根导向柱，多根所述导向柱滑动连接有同一个固定板，所述固定板与培育箱（1）底部之间设置有气缸（63），所述电机（62）安装于固定板上，所述从动齿轮（541）与从动齿环（611）在垂直方向上错位设置，通过所述气缸（63）改变电机（62）高度，可改变驱动齿轮（621）与从动齿轮（541）、从动齿环（611）的啮合状态。

6.根据权利要求5所述的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置，其特征在于，所述驱动齿轮（621）的厚度为从动齿轮（541）与从动齿环（611）厚度之和，并且所述驱动齿轮（621）的齿牙边缘做倒角处理。

7.根据权利要求4所述的一种实验室用土壤灌溉及翻土装置，其特征在于，所述驱动环（61）外壁间隔设置有多个弧形齿条（612），所述驱动柱（43）底端设置有齿柱（431），所述弧形齿条（612）与齿柱（431）的有效齿数一致，在驱动环（61）转动时，所述弧形齿条（612）可与齿柱（431）间歇啮合，并且所述齿柱（431）高度大于弧形齿条（612）。