CN112058145B - 复合搅拌装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种复合搅拌装置，包括第一罐体、盖体和搅拌机构，盖体与第一罐体连接；搅拌机构包括驱动件、主搅拌单元、辅搅拌单元和传动机构，驱动件与盖体连接，驱动件与主搅拌单元连接。主搅拌单元通过传动机构与辅搅拌单元传动连接。该装置通过一个驱动件即可同时驱动主搅拌单元和辅搅拌单元进行多维度地物料搅动作业，整体体积小，节省安装空间。同时装置能够提高PEEK和nHA的复合效果，使复合材料兼具良好的力学性能、生物相容性和骨整合能力，克服了现有的骨植入材料力学相容性与骨组织不匹配导致的应力遮挡和骨吸收，改善了因复合材料界面相交互结合力弱导致的界面脱粘和因缺乏生物活性导致的骨整合较弱与骨愈合速度过慢等缺陷。

Description

复合搅拌装置
技术领域
本发明涉及医用植入材料加工设备领域，具体而言，涉及一种复合搅拌装置。
背景技术
目前广泛应用于临床的钛基及陶瓷基骨植入材料，均存在一些自身难以克服的缺点，例如，金属和陶瓷骨植入材料的力学强度远远高过骨组织，将其植入体内后容易发生应力遮挡，进而引起骨吸收和骨萎缩，并进一步导致植入体松动等系列并发症。聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）是一种高性能工程塑料，具有较好的力学性能和理化性能，用PEEK制造的人工骨的弹性模量与骨组织更匹配，且具有高强度、坚硬耐磨及经反复灭菌而机械强度不退化等优点，但PEEK材料表面的疏水性导致的化学惰性使其无法与生物组织有效结合，组织相容性与生物活性较差，难以满足临床医疗植入物的实际应用要求。羟基磷灰石（Ca10（PO4）6（OH）2，nHA）是脊椎动物骨骼、牙齿的主要无机成分，结构与骨组织非常接近，与机体组织有较强的亲和力，可与骨组织形成牢固的骨性结合，是公认性能良好的骨植入替代材料，但nHA脆性大、强度低，同样无法满足临床医疗植入物的实际应用要求。通过将纳米nHA（nHA）添加到PEEK中获得的复合材料，不仅可以保持PEEK良好的力学性能，还能显著提高材料的生物相容性及骨整合能力。
经发明人研究发现，现有的用于复合PEEK和nHA的复合工艺及复合装置存在如下缺点：物理方式复合时，nHA在PEEK基质中大量团聚及沉降的现象时常发生，导致nHA在复合体系中分散分布不均匀，造成复合材料的力学性能尤其是拉伸强度严重降低，并且nHA与PEEK的界面交互结合力也较弱，时常发生nHA与PEEK脱粘的现象，严重影响复合材料的疲劳性能及植入稳定性；虽然使用偶联剂或表面改性等化学复合方式可以增强界面的交互结合力，但研究表明偶联剂及表面活性剂会对复合材料植入后的生物相容性有不利影响。到目前为止，如何提高PEEK与nHA的物理复合效果，使其满足临床对骨植入材料兼具良好力学性能、生物相容性及骨整合性的需求，仍是本领域的关键技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合搅拌装置，用于制备聚醚醚酮（PEEK）-纳米羟基磷灰石（nHA）复合材料，其能够提高PEEK和nHA的复合效果，使复合材料既具有良好的力学性能又具有良好的生物相容性和骨整合能力，克服了现有骨植入材料因力学性能与骨组织不匹配导致的应力遮挡和骨吸收，改善因复合材料界面交互结合力弱导致的界面脱粘，以及因缺乏生物活性导致的骨整合较弱与骨愈合速度过慢等缺陷。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例提供一种复合搅拌装置，用于制备聚醚醚酮-纳米羟基磷灰石复合材料，其包括：
第一罐体、盖体以及搅拌机构，盖体与第一罐体连接；搅拌机构包括驱动件、主搅拌单元、辅搅拌单元和传动机构；
主搅拌单元包括与盖体转动连接的主轴以及与主轴连接的主搅拌叶片；驱动件与盖体连接，用于驱动主轴转动；
辅搅拌单元包括辅轴、辅套、第一锥齿轮、第二锥齿轮、辅搅拌叶片和第一滑块；第一滑块与盖体绕主轴转动连接，辅套与第一滑块转动连接，第一锥齿轮与辅套转动连接，且第一锥齿轮与辅套在辅套的周向上相对固定；辅轴插接在辅套中且与辅套转动连接，第二锥齿轮与辅轴连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，辅搅拌叶片与第一锥齿轮连接；
传动机构包括主齿轮、中间齿轮、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第一齿环、第二齿环和第三齿环，主齿轮与主轴连接，第一齿环套设在主齿轮外且与盖体转动连接，中间齿轮同时与主齿轮以及第一齿环啮合；第二齿环套设在第一齿环外，且与盖体固定连接；第三齿环套设在第二齿环外，且与盖体固定连接；第一传动齿轮与辅轴连接，且与第二齿环啮合；第二传动齿轮与辅套连接，且与第三齿环啮合；第一传动齿轮和第二传动齿轮的传动比不同；辅套与第一齿环连接，当第一齿环绕主轴自转时，第一齿环驱动辅套绕主轴公转。
在可选的实施方式中，辅搅拌单元还包括翻动杆以及角度调节机构，角度调节机构设于辅套以及辅轴上，角度调节机构与翻动杆连接，用于驱动翻动杆摆动。
在可选的实施方式中，角度调节机构包括调节齿轮、承载盘、转盘、连杆组件、第二滑块和拉杆，调节齿轮套设在辅轴外；承载盘设有第一滑槽，承载盘与辅套连接；转盘与承载盘转动连接，转盘上设有齿轮部，调节齿轮与齿轮部啮合；翻动杆的一端与承载盘转动连接；
连杆组件的一端与转盘转动连接，连杆组件的另一端与第二滑块转动连接，第二滑块可滑动地设于第一滑槽中；拉杆的一端与第二滑块转动连接，拉杆的另一端与翻动杆转动连接。
在可选的实施方式中，主搅拌单元还包括主套、提升齿轮、提升锥齿轮、提升杆、提升盘、翻搅杆和传动杆，主套套设在主轴外，提升齿轮与主轴连接，提升锥齿轮与盖体转动连接，且提升锥齿轮与提升齿轮啮合，提升锥齿轮的轴线与辅轴的轴线具有锐角或钝角；提升盘与主套连接，提升盘上设有第二滑槽，提升杆的一端与提升锥齿轮转动连接，提升杆的另一端与第二滑槽滑动连接；传动杆的一端与主套转动连接，传动杆的另一端与翻搅杆转动连接，翻搅杆的一端与主轴转动连接。
在可选的实施方式中，主搅拌单元还包括双螺带搅拌叶片，双螺带搅拌叶片设于主套上，双螺带搅拌叶片在主套的延伸方向上呈螺旋线延伸；且双螺带搅拌叶片呈中间小两端大的结构。
在可选的实施方式中，复合搅拌装置还包括综合处理机构和碎粒机构，第一罐体与综合处理机构连接，综合处理机构用于洗涤以及烘干在第一罐体中搅拌后的物料，并将烘干后的物料输送至第一罐体中进行搅拌；
碎粒机构包括容纳仓、滤网以及碎粒件，容纳仓设有进料口和出料口，进料口与综合处理机构连通，滤网设于出料口处，出料口与第一罐体连通；碎粒件与容纳仓可滑动地配合，用于粉碎位于滤网上的物料。
在可选的实施方式中，碎粒机构还包括第一旋转驱动件、基座、碎粒驱动件、挡件和雾化组件，第一旋转驱动件设于容纳仓内，且与基座连接，用于带动基座转动；挡件与碎粒件连接；碎粒驱动件设于基座上，且与碎粒件连接，用于驱动碎粒件相对于滤网滑动的同时带动挡件关闭或者开启进料口；
雾化组件包括雾化壳，雾化壳具有入口、出口和连通入口和出口的雾化通道，雾化通道包括连通的第一渐变段和第二渐变段，第一渐变段的内径从入口向出口的方向逐渐变大，第二渐变段的内径从入口向出口的方向逐渐变小，第一渐变段的缩口端与入口连通，第二渐变段的敞口端与出口连通；入口与出料口连通；
雾化壳上还设有多个第一气雾通道和多个第二气雾通道，多个第一气雾通道均与第一渐变段连通，且多个第一气雾通道在第一渐变段的径向上的长度从入口向出口的方向逐渐变短；多个第二气雾通道均与第二渐变段连通，且多个第二气雾通道在第二渐变段的径向上的长度从入口向出口的方向逐渐变长。
在可选的实施方式中，复合搅拌装置还包括振动机构，振动机构包括第二旋转驱动件、旋转杆、敲击驱动件和敲击件，第二旋转驱动件设于第一罐体的底部，且与旋转杆连接，用于驱动旋转杆转动；敲击驱动件设于旋转杆上，且与敲击件连接，用于驱动敲击件往复摆动，以敲打第一罐体的底部。
在可选的实施方式中，复合搅拌装置还包括电磁搅拌机构，电磁搅拌机构包括通电后产生磁场的电磁线圈，电磁线圈与第一罐体连接。
在可选的实施方式中，复合搅拌装置还包括高压气源、储料槽和气管，高压气源与气管连通，气管设有开孔；储料槽用于储存聚醚醚酮，储料槽设有出口，出口与气管连通；开孔与第一罐体连通；高压气源用于向气管输入高压气体，从而输送聚醚醚酮至第一罐体内。
本发明实施例的有益效果是：
综上所述，本实施例提供了一种复合搅拌装置，使用时，通过定量机构对进入第一罐体中的第一溶液及PEEK进行定量，并通过搅拌机构搅拌PEEK和第一溶液，使PEEK均匀地分布在第一溶液中，而后，再将第二溶液置于第一罐体中，利用搅拌机构持续搅拌，使PEEK在水系中分散均匀。且在第一溶液和第二溶液接触后，二者产生化学反应，生成nHA，由于PEEK先置于第一溶液中，且通过搅拌机构搅拌后均匀分布在第一溶液中，当第一溶液和第二溶液混合发生化学反应后，生成的nHA在水系处理环境下能够更佳地包覆在PEEK外表面，从而使nHA在PEEK基质中分散分布均匀，也就是说，第一溶液和第二溶液发生化学反应生成nHA的同时，由于PEEK在搅拌机构的作用下均匀地且呈悬浮状态地存在于第一溶液中，大量的nHA能够更好地分布于PEEK的表面，从而将PEEK包裹起来，使得PEEK和nHA结合紧密，二者构成的复合材料结合效果好。使得复合材料既具有良好的力学性能又具有良好的生物相容性和组织相容性，克服了现有的骨修复材料力学相容性与骨组织不匹配，造成应力遮挡而引起材料松动和骨吸收，导致骨愈合速度过慢，抑或缺乏生物活性，无法与骨形成骨性结合的缺陷。
同时，主搅拌单元和辅搅拌单元均通过驱动件进行驱动，驱动件启动后，不仅可以带动主轴和主搅拌叶片搅拌物料，还可以通过传动机构带动辅搅拌单元运动。具体的，主轴在驱动件驱动下自转时，带动主齿轮一起转动，主齿轮带动中间齿轮转动，中间齿轮带动第一齿环转动，第一齿环带动辅搅拌单元相对于盖体绕主轴公转。且在辅搅拌单元公转时，由于辅套上设有第二传动齿轮，第二传动齿轮与设于盖体上的第三齿环啮合，第三齿环与盖体相对于第二传动齿轮静止，辅套随第一齿环绕主轴公转时，第二传动齿轮带动辅套同时进行自转；同时，辅轴上设有与第二齿环啮合的第一传动齿轮，由于第二齿环固定，辅轴随辅套一起绕主轴公转时，第一传动齿轮转动，并带动辅轴自转，由于第一传动齿轮和第二传动齿轮的传动比不同，第一传动齿轮和第二传动齿轮的转速具有差异，此时，辅轴和辅套之间产生相对转动，由于辅套上设有第一锥齿轮，辅轴上设有第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，当辅套和辅轴产生相对转动时，第一锥齿轮相对于第二锥齿轮转动，与第一锥齿轮连接的辅搅拌叶片转动，起到搅拌物料的作用。
并且，辅搅拌叶片不仅随辅套绕主轴公转，还随辅套自转时绕辅套的轴线公转，同时，还绕第一锥齿轮的轴线转动，辅搅拌叶片的运动维度多，搅拌效果大大提高，便于PEEK和nHA的搅拌复合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例的复合搅拌装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的第一罐体的结构示意图；
图3为本发明实施例的主搅拌单元的一状态的结构示意图；
图4为本发明实施例的主搅拌单元的另一状态的结构示意图；
图5为本发明实施例的辅搅拌单元的结构示意图；
图6为本发明实施例的角度调节机构的结构示意图；
图7为本发明实施例的传动机构的结构示意图；
图8为本发明实施例的综合处理机构的结构示意图；
图9为本发明实施例的碎粒机构的一状态的结构示意图；
图10为本发明实施例的碎粒机构的另一状态的结构示意图；
图11为本发明实施例的雾化组件的结构示意图；
图12为本发明实施例的振动机构的结构示意图；
图13为本发明实施例的电磁搅拌机构的结构示意图；
图14为本发明实施例的PEEK输送机构的结构示意图。
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具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1图14，本实施例提供了一种复合搅拌装置，用于制备聚醚醚酮-纳米羟基磷灰石复合材料，其能够提高PEEK和nHA的复合效果，复合后的聚醚醚酮和纳米羟基磷灰石结合紧密、分散均匀。
请参阅图1，本实施例中，复合搅拌装置包括第一罐体100、盖体101、综合处理机构200以及搅拌机构300，盖体101与第一罐体100连接，搅拌机构300与盖体101连接，用于搅拌位于第一罐体100中的物料，第一罐体100与综合处理机构200连接，综合处理机构200用于洗涤以及烘干在第一罐体100中搅拌后的物料，并将烘干后的物料输送至第一罐体100中进行二次复合搅拌。
请参阅图1-图7，搅拌机构300包括驱动件310、主搅拌单元320、辅搅拌单元330和传动机构340。主搅拌单元320包括与盖体101转动连接的主轴321以及与主轴321连接的主搅拌叶片322；驱动件310与盖体101连接，用于驱动主轴321转动；
请参阅图5，辅搅拌单元330包括辅轴331、辅套332、第一锥齿轮333、第二锥齿轮334、辅搅拌叶片335和第一滑块336；第一滑块336与盖体101绕主轴转动连接，辅套332与第一滑块336转动连接，第一锥齿轮333与辅套332转动连接，且第一锥齿轮333与辅套332在辅套332的周向上相对固定；辅轴331插接在辅套332中且与辅套332转动连接，第二锥齿轮334与辅轴331连接，第一锥齿轮333与第二锥齿轮334啮合，辅搅拌叶片335与第一锥齿轮333连接；
请参阅图7，传动机构340包括主齿轮341、中间齿轮342、第一传动齿轮343、第二传动齿轮344、第一齿环345、第二齿环346和第三齿环347，主齿轮341与主轴321连接，第一齿环345套设在主齿轮341外且与盖体101转动连接，中间齿轮342同时与主齿轮341以及第一齿环345啮合；第二齿环346套设在第一齿环345外，且与盖体101固定连接；第三齿环347套设在第二齿环346外，且与盖体101固定连接；第一传动齿轮343与辅轴331连接，且与第二齿环346啮合；第二传动齿轮344与辅套332连接，且与第三齿环347啮合；第一传动齿轮343和第二传动齿轮344的传动比不同；辅套332与第一齿环345连接，当第一齿环345绕主轴321自转时，第一齿环345驱动辅套332绕主轴321公转。
本实施例提供的复合搅拌装置，使用时，将PEEK和第一溶液一起放入第一罐体100中，通过搅拌机构300搅拌PEEK和第一溶液（H3PO4），使PEEK均匀地分布在第一溶液中，而后，再将第二溶液（Ca(OH)2）置于第一罐体100中，利用搅拌机构300同时搅拌第一溶液、第二溶液和PEEK，使三者混合均匀，在此过程中，第一溶液和第二溶液接触后，二者产生化学反应，生成nHA，由于PEEK先置于第一溶液中，且通过搅拌机构300搅拌后均匀分布在第一溶液中，当第一溶液和第二溶液混合发生化学反应后，生成的nHA能够包覆在PEEK外表面，从而使nHA在PEEK基质中分散分布均匀，也就是说，第一溶液和第二溶液发生化学反应生成nHA的同时，由于PEEK在搅拌机构300的作用下均匀地且呈悬浮状态地存在于第一溶液中，大量的nHA能够更好地分布于PEEK的表面，从而将PEEK包裹起来，使得PEEK和nHA结合紧密，二者构成的复合材料结合效果好，使得复合材料既具有良好的力学性能又具有良好的生物相容性和生物活性，克服了现有的骨植入材料力学性能与骨组织不匹配，造成应力遮挡而引起骨吸收和植入体松动，导致骨愈合速度过慢，抑或缺乏生物活性，无法与骨形成骨性结合的缺陷。
应当理解，由于PEEK均匀分布在第一溶液中，且PEEK呈悬浮状态，在第一溶液和第二溶液反应生成nHA的同时，PEEK也能够包裹在nHA外，从而提高二者的结合紧密性。
需要说明的是，由于PEEK在弱酸及弱碱环境中经超声波处理后表面都带负电荷，而nHA粒子在弱酸环境中经超声波处理后表面带正电荷，从而PEEK与nHA产生静电吸附。且在nHA产生的初期，由于nHA体积小，nHA能够更易包覆在PEEK外表面；随着生成反应的进行，nHA的晶格结构及晶体尺寸逐渐成长，使PEEK也能够很好的包覆在nHA外表面，进而增强了PEEK和nHA的复合效果。
同时，本实施例提供的复合搅拌装置，主搅拌单元320和辅搅拌单元330均通过驱动件310进行驱动，整体体积小，便于布设，降低制作成本，且便于控制，降低故障率。驱动件310启动后，不仅可以带动主轴321和主搅拌叶片322搅拌物料，还可以通过传动机构340带动辅搅拌单元330运动。可选的，驱动件310为电机。
具体的，主轴321在驱动件310驱动下自转时，带动主齿轮341一起转动，主齿轮341带动中间齿轮342转动，中间齿轮342带动第一齿环345转动，第一齿环345带动辅搅拌单元330相对于盖体101绕主轴321公转。且在辅搅拌单元330公转时，由于辅套332上设有第二传动齿轮344，第二传动齿轮344与设于盖体101上的第三齿环347啮合，第三齿环347与盖体101相对于第二传动齿轮344静止，辅套332随第一齿环345绕主轴321公转时，第二传动齿轮344带动辅套332同时进行自转；同时，辅轴331上设有与第二齿环346啮合的第一传动齿轮343，由于第二齿环346固定，辅轴331随辅套332一起绕主轴321公转时，第一传动齿轮343转动，并带动辅轴331自转，由于第一传动齿轮343和第二传动齿轮344的传动比不同，第一传动齿轮343和第二传动齿轮344的转速具有差异，此时，辅轴331和辅套332之间产生相对转动，由于辅套332上设有第一锥齿轮333，辅轴331上设有第二锥齿轮334，第一锥齿轮333与第二锥齿轮334啮合，当辅套332和辅轴331产生相对转动时，第一锥齿轮333相对于第二锥齿轮334转动，与第一锥齿轮333连接的辅搅拌叶片335转动，起到搅拌物料的作用。
并且，辅搅拌叶片335不仅随辅套332绕主轴321公转，还随辅套332自转时绕辅套332的轴线公转，同时，还绕第一锥齿轮333的轴线转动，辅搅拌叶片335的运动维度多，搅拌效果大大提高，便于PEEK和nHA的搅拌复合。
应当理解，在搅拌后，结合的PEEK和nHA被输送至综合处理机构200，综合处理机构200洗涤PEEK和nHA后，获取PEEK和nHA的复合材料，并进行干燥，使二者的含水量满足设定要求，干燥后再将PEEK和nHA的混合物料送入到第一罐体100中进行第二次充分搅拌，进一步提高二者的分散复合均匀性，最后获取既具有良好的力学性能又具有良好的生物相容性和生物活性的PEEK-nHA组成的复合材料。
需要说明的是，PEEK不溶于第一溶液和第二溶液。
此外，第一溶液和第二溶液产生的化学反应如下：
10Ca(OH)2+6H3PO4→Ca10(PO4)6(OH)2+18H2O
请参阅图2，本实施例中，可选的，第一罐体100可以是圆柱形筒状，第一罐体100的一端封闭另一端为敞口。显然，在其他实施例中，第一罐体100还可以是其他形状。
可选的，在第一罐体100的内壁上设置有气管110，气管110上设置有多个开孔。
请参阅图8，本实施例中，可选的，综合处理机构200包括洗涤室210以及加热件220，洗涤室210的底部设有网筛230，且网筛230呈圆锥形。加热件220设于洗涤室210内，且多个加热件220在洗涤室210内均匀间隔排布，加热件220为通电后能够将电能转化为热能的电阻丝。在洗涤室210还设有第一开口211和第二开口212，第一开口211和第二开口212分别位于网筛230的两侧。当第一罐体100中的物料被输送至洗涤室210内时，物料包括第一溶液和第二溶液未被反应的溶液以及反应后生成的新溶液、PEEK、nHA，这些物料一起进入到洗涤室210内，溶液穿过网筛230后从第二开口212排出，PEEK和nHA被网筛230阻挡，且在自身重力作用下从第一开口211排出，PEEK和nHA可以从第一开口211进入到第一罐体100中再次进行搅拌。
需要说明的是，洗涤室210中第一开口211和第二开口212的数量均按需设置，可以均设置为多个，提高物料流通的效率。此外，可以在第一开口211和第二开口212处设置电磁阀。
请参阅图1-图2，本实施例中，搅拌机构300包括主搅拌单元320和辅搅拌单元330，主搅拌单元320和辅搅拌单元330共同搅拌位于第一罐体100中的物料。
可选的，主搅拌单元320还包括主套323、提升齿轮324、提升锥齿轮325、提升杆326、提升盘327、翻搅杆328和传动杆329，主套323套设在主轴321外，提升齿轮324与主轴321连接，提升锥齿轮325与盖体101转动连接，且提升锥齿轮325与提升齿轮324啮合，提升锥齿轮325的轴线与辅轴331的轴线具有锐角或钝角；提升盘327与主套323连接，提升盘327上设有第二滑槽，提升杆326的一端与提升锥齿轮325转动连接，提升杆326的另一端与第二滑槽滑动连接；传动杆329的一端与主套323转动连接，传动杆329的另一端与翻搅杆328转动连接，翻搅杆328的一端与主轴321转动连接。当驱动件310驱动主轴321转动时，与主轴321连接的提升齿轮324转动，提升齿轮324带动提升锥齿轮325转动，提升锥齿轮325转动时，通过提升杆326带动提升盘327升降，提升盘327升降运动带动主套323升降，主套323升降运动带动传动杆329升降，最终带动与传动杆329转动连接的翻搅杆328往复摆动，通过翻搅杆328搅拌并翻动位于下部的物料，从而实现混合液上下对流，使物料混合更加充分。
需要说明的是，提升锥齿轮325的数量可以是多个，多个提升锥齿轮325均匀间隔排布于主轴321的周向上，每个提升锥齿轮325通过提升杆326与提升盘327连接，从而使提升盘327受力更加均匀，升降过程更加平稳。
可选的，主搅拌叶片322设置为双螺带搅拌叶片，双螺带搅拌叶片设于主套323上，双螺带搅拌叶片在主套323的延伸方向上呈螺旋线延伸；且双螺带搅拌叶片呈中间小两端大的结构。双螺带搅拌叶片上设有出气孔301，通过供气设备为出气孔301通气，从而能够进行送料和气压吹动搅拌的作用。
请参阅图5和图6，本实施例中，可选的，辅搅拌单元330还包括翻动杆337以及角度调节机构338，角度调节机构338设于辅套332以及辅轴331上，角度调节机构338与翻动杆337连接，用于驱动翻动杆337摆动。
角度调节机构338包括调节齿轮3381、承载盘3382、转盘3383、连杆组件3384、第二滑块3385和拉杆3386，调节齿轮3381套设在辅轴331外；承载盘3382设有第一滑槽3387，承载盘3382与辅套332连接；转盘3383与承载盘3382转动连接，转盘3383上设有齿轮部，调节齿轮3381与齿轮部啮合；翻动杆337的一端与承载盘3382转动连接；
连杆组件3384的一端与转盘3383转动连接，连杆组件3384的另一端与第二滑块3385转动连接，第二滑块3385可滑动地设于第一滑槽3387中；拉杆3386的一端与第二滑块3385转动连接，拉杆3386的另一端与翻动杆337转动连接。
进一步的，连杆组件3384包括第一杆和第二杆，第一杆与转盘3383转动连接，第一杆与第二杆铰接，第二杆与第二滑块3385转动连接，第一杆随转盘3383一起做圆周运动，第二杆相对于第一杆往复摆动，从而带动第二滑块3385在第一滑槽3387中往复滑动。
运行时，辅轴331转动，带动与其连接的调节齿轮3381转动，调节齿轮3381与转盘3383的齿轮部啮合，从而带动转盘3383相对于承载盘3382转动，从而通过连杆组件3384带动第二滑块3385在第一滑槽3387中往复滑动，拉杆3386随第二滑块3385往复运动，拉动运动时拉动翻动杆337相对于承载盘3382往复摆动，从而实现将底部的物料向上进行翻动的作用，使物料在搅拌过程中上下对流，提高物料混合的均匀性。
请参阅图5，进一步的，辅搅拌单元330还包括第一连接杆339、第二连接杆3391和弹性件3392，第一连接杆339与第一锥齿轮333同轴设置，随第一锥齿轮333的转动而转动，同时，第一连接杆339上设有弹性件3392，第二连接杆3391与第一连接杆339在第一连接杆339的延伸方向上滑动配合，弹性件3392与第二连接杆3391连接。辅搅拌叶片335设于第二连接杆3391上。本实施例中，可选的，第一连接杆339和辅轴331垂直，第二连接杆3391和第一连接杆339垂直，实现多维度的搅拌。
本实施例中，需要说明的是，辅搅拌单元330的数量可以是多个，每个辅搅拌单元330均通过第一滑块336与盖体101滑动连接，且多个辅搅拌单元330在第一齿环345的周向上均匀间隔排布。此外，每个辅搅拌单元330上的辅搅拌叶片335的数量可以设置为多组。
需要说明的是，弹性件3392可以是弹簧。
请参阅图1，本实施例中，可选的，复合搅拌装置还包括碎粒机构400、振动机构500和电磁搅拌机构600。碎粒机构400用于破碎被综合处理机构200处理后的物料，且将破碎后的物料输送至第一罐体100中。振动机构500用于敲击第一罐体100的底壁，从而使位于第一罐体100底部的物料产生振动，提高混合效果。电磁搅拌机构600用于对第一罐体100中的带有负电荷的PEEK和带有正电荷的nHA施加力矩，PEEK和nHA在第一罐体100中不仅在搅拌机构300的搅拌下转动，还可以在磁场的作用下运动，提高nHA与PEEK复合效果。
请参阅图9和图10，可选的，碎粒机构400包括容纳仓410、滤网420、碎粒件430、第一旋转驱动件440、基座450、碎粒驱动件460以及挡件470。容纳仓410设有进料口411和出料口412，进料口411与综合处理机构200连通，滤网420设于出料口412处，出料口412与第一罐体100连通，从综合处理机构200落下的物料位于滤网420上，且在碎粒件430破碎后可以从滤网420落下，进入到第一罐体100中；碎粒件430与容纳仓410可滑动地配合，用于粉碎位于滤网420上的物料。第一旋转驱动件440设于容纳仓410内，且与基座450连接，用于带动基座450转动；挡件470与碎粒件430连接；碎粒驱动件460设于基座450上，且与碎粒件430连接，用于驱动碎粒件430相对于滤网420滑动，且在碎粒件430滑动的同时带动挡件470关闭或者开启进料口411。设定，在碎粒件430处于初始状态时，碎粒件430位于滤网420靠近基座450的一侧，且进料口411未被挡件470关闭，此时，物料可以从进料口411进入到容纳仓410并落在滤网420上，在碎粒驱动件460的驱动下，碎粒件430伸长，且在第一旋转驱动件440的带动下碎粒件430在伸长的过程中旋转，碎粒件430破碎位于滤网420上的物料时，挡件470逐渐关闭进料口411，从而避免进料口411处持续进入物料。
需要说明的是，第一旋转驱动件440可以是电机。碎粒驱动件460可以是直线伸缩结构，例如气缸、液压缸或者丝杠传动结构。
请参阅图11，进一步的，碎粒机构400还包括雾化组件480，雾化组件480包括雾化壳481，雾化壳481具有入口482、出口483和连通入口482和出口483的雾化通道，雾化通道包括连通的第一渐变段484和第二渐变段485，第一渐变段484的内径从入口482向出口483的方向逐渐变大，第二渐变段485的内径从入口482向出口483的方向逐渐变小，第一渐变段484的缩口端与入口482连通，第二渐变段485的敞口端与出口483连通；入口482与出料口连通；
雾化壳481上还设有多个第一气雾通道486和多个第二气雾通道487，多个第一气雾通道486均与第一渐变段484连通，且多个第一气雾通道486在第一渐变段484的径向上的长度从入口482向出口483的方向逐渐变短；多个第二气雾通道487均与第二渐变段485连通，且多个第二气雾通道487在第二渐变段485的径向上的长度从入口482向出口483的方向逐渐变长。通过雾化壳481上气雾通道与渐变段的对应设置，实现物料在整个雾化壳481中与雾化液的接触率相同；雾化组件480将含有壳聚糖的雾化液进行雾化，壳聚糖具有生物活性、高粘性、吸附性及保湿性，复合材料经过雾化装置处理后可使复合材料的含水量及表面粘性满足设定要求，便于PEEK与nHA的湿性偶联，增强复合材料界面交互结合力。
请参阅图12，本实施例中，可选的，振动机构500包括第二旋转驱动件510、旋转杆520、敲击驱动件530和敲击件540，第二旋转驱动件510设于第一罐体100的底部，且与旋转杆520连接，用于驱动旋转杆520转动；敲击驱动件530设于旋转杆520上，且与敲击件540连接，用于驱动敲击件540往复摆动，以敲打第一罐体100的底部。敲击件540的数量可以是多个，多个敲击件540在旋转杆520的延伸方向上均匀间隔排布，每个敲击件540通过一个敲击驱动件530驱动，多个敲击件540可以独立作业，减小故障率。且多个敲击件540不规则的敲击，能够提高位于第一罐体100中的物料的混合效果。
进一步的，振动机构500还包括电阻调节结构，通过调节电阻值，从而控制第二旋转驱动件510的功率，起到调速的作用。
需要说明的是，第二旋转驱动件510驱动旋转杆520绕盖体101的轴线转动，敲击驱动件530驱动敲击件540绕旋转杆520的轴线往复摆动。
请参阅图13，本实施例中，可选的，电磁搅拌机构600包括通电后产生磁场的电磁线圈610，电磁线圈610与第一罐体100连接。可选的，电磁线圈610可以采用双股螺旋绕制，通电后能够产生交变电磁场，由于PEEK在弱酸及弱碱环境中经超声波处理后表面带负电荷，而nHA粒子在弱酸环境中经超声波处理后表面带正电荷，可使PEEK、nHA在电场力及磁场力作用下相对运动，并且nHA自身带有极性，在电磁场的作用下，能够为nHA施加自旋力矩，使nHA具有在第一罐体100中运动至设定形态的趋势，从而进一步增加nHA与PEEK的碰撞几率，提高二者的复合度。
可选的，电磁线圈610包括外层磁场线圈和内层磁场线圈，采用螺旋绕制方式从外向内形成外层磁场线圈，并在中心处沿外层磁场线圈的绕制路径反向绕制以形成内层磁场线圈，可避免电气传输干扰磁场；电磁线圈610不仅以垂直于主轴321的方式设置在第一罐体底部及盖体101内底部，还以平行于主轴321的方式设置在第一罐体周面，以在第一罐体内形成三维正交复合磁场。
需要说明的是，电磁搅拌机构600可以是多组，在盖体101上以及在第一罐体100底部均设置电磁搅拌机构600。
请结合图1和图14，本实施例中，可选的，复合搅拌装置还包括第二罐体700、第一容器800、第二容器900、第三容器010和储料槽030。第二罐体700同时与第一罐体100和综合处理机构200连通，第二罐体700可以作为中转站，将在第一罐体100中完成搅拌的物料均输送至第二罐体700中储存起来，然后在从第二罐体700中分批次输送至综合处理机构200进行洗涤和烘干等处理。可选的，第一罐体100中的物料可以通过泵抽至第二罐体700中，同时，第二罐体700中的物料可通过泵抽至综合处理机构200。第一容器800、第二容器900和第三容器010分别储存第一溶液、第二溶液和氨水。第一容器800、第二容器900和第三容器010中均可以设置独立的泵，将各自容器中的物料输送至第一罐体100中，可选的，可以在各个输送管路上均设置流量计，流量计可以实时监测物料输送的量，从而能够对泵送至第一罐体100中的第一溶液和第二溶液进行计量。
储料槽030用于储放PEEK，储料槽030设有落料出口031，储料槽030配合高压气源020将PEEK从落料出口031处输送至第一罐体100中。可选的，在储料槽030内设有定量机构040，定量机构040包括定量转盘041和电机，电机用于驱动定量转盘041匀速转动，定量转盘041的外周面设有均匀间隔排布的多个接料槽042，接料槽042用于承接储料槽030排出的物料，并且，在定量转盘041转动过程中，物料能够从接料槽042内落下，并配合高压气源从落料出口031处排入第一罐体100中，从而实现PEEK的均匀定量进料。实际工作时，将落料出口031与气管110和出气孔301连通，利用高压气体加工PEEK吹送至气管110和出气孔301中，并排入第一罐体100。
应当理解，利用高压气体将PEEK输送至第一罐体100中时，高压气体同样进入到第一罐体100中，PEEK和气体均具有一定的速度冲击到第一罐体100中，从而实现了对第一罐体100内的物料的通气搅拌，提高搅拌效果。
此外，在不需要向第一罐体100中添加PEEK时，同样可以利用高压气源020，通过气管110和出气孔301向第一罐体100中吹气，对第一罐体100中的物料进行通气搅拌。
本实施例中，可选的，复合搅拌装置还包括控制系统，用于控制搅拌机构300、碎粒机构400、振动机构500、通气机构和泵等部件的开启和关闭，使各个部件协同作业，自动化程度高。通过控制系统的控制，使得第一溶液和第二溶液按照合适的配比混合并产生化学反应，保证生成的nHA的品质，比如结晶度、晶体尺寸、形貌等，从而提高PEEK和nHA的复合效果。
可选的，在其他实施例中，可以在第一罐体100的周壁上设置阻流结构。
本实施例提供的复合搅拌装置的工作原理如下：
将第一容器800中的第一溶液按照设定量泵送至第一罐体100中，同时，配合高压气源020，将PEEK吹送至第一罐体100中，PEEK从气管110和出气孔301喷入到第一罐体100中。在搅拌机构300的搅拌下，PEEK均匀地悬浮在第一溶液中。然后，将第二容器900中的第二溶液按照设定量泵送至第一罐体100中，第一溶液和第二溶液混合均匀产生化学反应生成适量的nHA。在此过程中，实时检测第一溶液和第二溶液混合后的ph值，且通过第三容器010中的氨水来调节第一罐体100中溶液的ph值，使其保持为弱碱性。反应设定时间后，将第一罐体100中混有PEEK、nHA的溶液一起泵送至第二罐体700中，且使第一罐体100中的溶液均储存在第二罐体700中，清洗第一罐体100并使第一罐体100中保持干燥环境。将第二罐体700中的溶液分批次泵送综合处理机构200上，在综合处理机构200中，PEEK和nHA被截留在网筛230上，溶液通过网筛230后被排出，且PEEK和nHA被烘干后，打开第一开口211处的电磁阀，在重力作用下，PEEK和nHA从第一开口211进入到碎粒机构400处，在碎粒机构400破碎后，符合颗粒大小的PEEK和nHA从滤网420落下并进入到第一罐体100中。当PEEK和nHA在第一罐体100中下落时，与搅拌机构300接触，起到搅拌PEEK和nHA的作用。同时，由于电磁搅拌机构600的作用，nHA具有自旋力矩，PEEK和nHA产生更多的碰撞，提高混合效果。并且，落入第一罐体100底部的PEEK和nHA复合材料，在振动机构500的作用下在第一罐体100的底部跳动，进一步提高了混合效果。且在整个搅拌混合过程中，配合高压气源020持续向第一罐体100中通入气体，进行通气搅拌。
本实施例提供的复合机搅拌装置，PEEK和nHA的混合效果好，得到的复合材料性能好。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (7)

1.一种复合搅拌装置，用于制备聚醚醚酮-纳米羟基磷灰石复合材料，其特征在于，其包括：
第一罐体、盖体、搅拌机构以及碎粒机构，所述盖体与所述第一罐体可拆卸地连接；所述搅拌机构包括驱动件、主搅拌单元、辅搅拌单元和传动机构；
所述主搅拌单元包括与所述盖体转动连接的主轴以及与所述主轴连接的主搅拌叶片；所述驱动件与所述盖体连接，用于驱动所述主轴转动；
所述辅搅拌单元包括辅轴、辅套、第一锥齿轮、第二锥齿轮、辅搅拌叶片和第一滑块；所述第一滑块与所述盖体绕所述主轴转动连接，所述辅套与所述第一滑块转动连接，所述第一锥齿轮与所述辅套转动连接，且所述第一锥齿轮与所述辅套在所述辅套的周向上相对固定；所述辅轴插接在所述辅套中且与所述辅套转动连接，所述第二锥齿轮与所述辅轴连接，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合，所述辅搅拌叶片与所述第一锥齿轮连接；
所述辅搅拌单元还包括翻动杆以及角度调节机构，所述角度调节机构设于所述辅套以及所述辅轴上，所述角度调节机构与所述翻动杆连接，用于驱动所述翻动杆摆动；所述角度调节机构包括调节齿轮、承载盘、转盘、连杆组件、第二滑块和拉杆，所述调节齿轮套设在所述辅轴外；所述承载盘设有第一滑槽，所述承载盘与所述辅套连接；所述转盘与所述承载盘转动连接，所述转盘上设有齿轮部，所述调节齿轮与所述齿轮部啮合；所述翻动杆的一端与所述承载盘转动连接；所述连杆组件的一端与所述转盘转动连接，所述连杆组件的另一端与所述第二滑块转动连接，所述第二滑块可滑动地设于所述第一滑槽中；所述拉杆的一端与所述第二滑块转动连接，所述拉杆的另一端与所述翻动杆转动连接；
所述传动机构包括主齿轮、中间齿轮、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第一齿环、第二齿环和第三齿环，所述主齿轮与所述主轴连接，所述第一齿环套设在所述主齿轮外且与所述盖体转动连接，所述中间齿轮同时与所述主齿轮以及所述第一齿环啮合；所述第二齿环套设在所述第一齿环外，且与所述盖体固定连接；所述第三齿环套设在所述第二齿环外，且与所述盖体固定连接；所述第一传动齿轮与所述辅轴连接，且与所述第二齿环啮合；所述第二传动齿轮与所述辅套连接，且与所述第三齿环啮合；所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮的传动比不同；所述辅套与所述第一齿环连接，当所述第一齿环绕所述主轴自转时，所述第一齿环驱动所述辅套绕所述主轴公转；
所述碎粒机构包括容纳仓、滤网以及碎粒件，所述容纳仓设有进料口和出料口，所述进料口与综合处理机构连通，所述滤网设于所述出料口处，所述出料口与所述第一罐体连通；所述碎粒件与所述容纳仓可滑动地配合，用于粉碎位于滤网上的物料；
所述碎粒机构还包括第一旋转驱动件、基座、碎粒驱动件、挡件和雾化组件，所述第一旋转驱动件设于所述容纳仓内，且与所述基座连接，用于带动所述基座转动；所述挡件与所述碎粒件连接；所述碎粒驱动件设于所述基座上，且与所述碎粒件连接，用于驱动所述碎粒件相对于所述滤网滑动的同时带动所述挡件关闭或者开启所述进料口；
所述雾化组件包括雾化壳，所述雾化壳具有入口、出口和连通所述入口和出口的雾化通道，所述雾化通道包括连通的第一渐变段和第二渐变段，所述第一渐变段的内径从所述入口向所述出口的方向逐渐变大，所述第二渐变段的内径从所述入口向所述出口的方向逐渐变小，所述第一渐变段的缩口端与所述入口连通，所述第二渐变段的敞口端与所述出口连通；所述入口与所述出料口连通；
所述雾化壳上还设有多个第一气雾通道和多个第二气雾通道，多个所述第一气雾通道均与所述第一渐变段连通，且多个所述第一气雾通道在所述第一渐变段的径向上的长度从所述入口向所述出口的方向逐渐变短；多个所述第二气雾通道均与所述第二渐变段连通，且多个所述第二气雾通道在所述第二渐变段的径向上的长度从所述入口向所述出口的方向逐渐变长。
2.根据权利要求1所述的复合搅拌装置，其特征在于：
所述主搅拌单元还包括主套、提升齿轮、提升锥齿轮、提升杆、提升盘、翻搅杆和传动杆，所述主套套设在所述主轴外，所述提升齿轮与所述主轴连接，所述提升锥齿轮与所述盖体转动连接，且所述提升锥齿轮与所述提升齿轮啮合，所述提升锥齿轮的轴线与所述辅轴的轴线具有锐角或钝角；所述提升盘与所述主套连接，所述提升盘上设有第二滑槽，所述提升杆的一端与所述提升锥齿轮转动连接，所述提升杆的另一端与所述第二滑槽滑动连接；所述传动杆的一端与所述主套转动连接，所述传动杆的另一端与所述翻搅杆转动连接，所述翻搅杆的一端与所述主轴转动连接。
3.根据权利要求2所述的复合搅拌装置，其特征在于：
所述主搅拌单元还包括双螺带搅拌叶片，所述双螺带搅拌叶片设于所述主套上，所述双螺带搅拌叶片在所述主套的延伸方向上呈螺旋线延伸；且所述双螺带搅拌叶片呈中间小两端大的结构。
4.根据权利要求1所述的复合搅拌装置，其特征在于：
所述第一罐体与所述综合处理机构连接，所述综合处理机构用于洗涤以及烘干在所述第一罐体中搅拌后的物料，并将烘干后的物料输送至所述第一罐体中进行搅拌。
5.根据权利要求1所述的复合搅拌装置，其特征在于：
所述复合搅拌装置还包括振动机构，所述振动机构包括第二旋转驱动件、旋转杆、敲击驱动件和敲击件，所述第二旋转驱动件设于所述第一罐体的底部，且与所述旋转杆连接，用于驱动所述旋转杆转动；所述敲击驱动件设于所述旋转杆上，且与所述敲击件连接，用于驱动所述敲击件往复摆动，以敲打所述第一罐体的底部。
6.根据权利要求1所述的复合搅拌装置，其特征在于：
所述复合搅拌装置还包括电磁搅拌机构，所述电磁搅拌机构包括通电后产生磁场的电磁线圈，所述电磁线圈与所述第一罐体连接。
7.根据权利要求1所述的复合搅拌装置，其特征在于：
所述复合搅拌装置还包括高压气源、储料槽和气管，所述高压气源与所述气管连通，所述气管设有开孔；所述储料槽用于储存聚醚醚酮，所述储料槽设有出口，所述出口与所述气管连通；所述开孔与所述第一罐体连通；所述高压气源用于向所述气管输入高压气体，从而输送聚醚醚酮至所述第一罐体内。
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